DE3854033T2

DE3854033T2 - Sperrlinke enthaltender elektrischer Steckverbinder.

Info

Publication number: DE3854033T2
Application number: DE3854033T
Authority: DE
Inventors: Henning F Brandes
Original assignee: Labinal Components and Systems Inc
Current assignee: Globe Motors Inc
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1988-10-03
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2008-10-04
Also published as: US4820184A; EP0311338B1; CA1302537C; DE3854033D1; EP0311338A3; ATE124177T1; EP0311338A2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung befaßt sich allgemein mit einer Vorrichtung zum Verhindern einer zufälligen Trennung zweier verbindbarer Elemente und insbesondere mit einer Klinkenvorrichtung zum Verhindern einer zufälligen Trennung des Steckerteils und des Buchsenteils einer eine Gewindekupplung umfassenden elektrischen Verbindervorrichtung.

Technischer Hintergrund

Eine Form eines elektrischen Verbinders umfaßt einen Steckerteil und einen Buchsenteil. Sowohl der Steckerteil als auch der Buchsenteil umfaßt dabei einen isolierenden Einsatz, welcher ein oder mehrere elektrische Kontakte trägt. Wenn der Steckerteil und der Buchsenteil ineinander gesteckt werden, gelangen die elektrischen Kontakte in Eingriff miteinander, um einen elektrischen Kreis herzustellen.
Verbinderteile, wie Steckerteile und Buchsenteile, können vorteilhafterweise aus einer großen Vielfalt von Materialien hergestellt werden. Es wurden Metallgrundkörper verwendet; im Hinblick auf deren Tendenz zu einer Korrosion ist es jedoch häufig erforderlich, zusätzlich eine teure und verschleißanfällige galvanische Beschichtung zum Verhindern der Korrosion vorzusehen. In neuerer Zeit wurde das Korrosionsproblem durch die Verwendung von Komposit- oder Kunststoffmaterialien für die Grundkörper von Steckerteil und Buchsenteil überwunden.
Zum Erleichtern des Aufrechterhaltens des Eingriffs zwischen Steckerteil und Buchsenteil wurden sowohl Bajonettkupplungseinrichtungen als auch Gewindekupplungseinrichtungen verwendet. Wenn eine Gewindekupplungseinrichtung verwendet wird, umfaßt der Steckerteil ein zylindrisches Stecker-Grundkörperelement. Der Buchsenteil, im allgemeinen von rohrförmiger Gestalt, besitzt einen passenden Satz von Gewindegängen, die in seinem äußeren Umfang hergestellt sind.
Ein Problem bei elektrischen Verbindern mit Steckerteil und Buchsenteil besteht in deren Empfänglichkeit für eine zufällige Trennung der Verbindung bzw. eine Entkuppelung infolge von Stößen oder Vibrationen. Während Gewindekupplungen hinsichtlich der Reduzierung des Risikos einer durch Vibrationen verursachten Trennung der Verbindung im allgemeinen den Bajonettkupplungen überlegen waren, können sich auch Gewindekupplungen mit der Zeit bei Vorliegen von Stößen oder Vibrationen lösen oder vollständig öffnen. Diese Überlegungen sind in solchen Situationen von erheblicher Bedeutung, die sich in oder in der Nähe von schweren Maschinen, Fahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen vorfinden, wie sie beispielsweise bei militärischen Anwendungen angetroffen werden.
Es wurden bereits verschiedene Typen von Rast- bzw. Klinkenmechanismen geschaffen, um ein umbeabsichtigtes Entkuppeln von elektrischen Verbindern aufgrund von Stößen oder Vibrationen zu verhindern. Diese Einrichtungen waren jedoch relativ kompliziert, erforderten eine große Anzahl von Einzelkomponenten und sind häufig im Inneren der Verbindergrundkörper angeordnet, was komplizierte Montageoperationen erforderlich macht.
Um den Aufbau von Sperrklinkenkonstruktionen, die einer zufälligen Entkupplung widerstehen, zu vereinfachen, bestand ein Verfahren darin, Klinkenteile, wie z. B. Zähne, an Innenflächen der Grundkörper des Steckerteils oder des Fassungsteils maschinell herzustellen bzw. durch ein Räumwerkzeug zu erzeugen und damit zu einer Konstruktion zu kommen, bei der die Klinken- bzw. Sperrzähne einstückig mit dem Verbinderteil selbst ausgebildet sind. Ein Beispiel hierfür ist in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 0 052 971 (T J Electronics, Inc.) offenbart, gemäß welcher der Hauptkörper einer Verbinderhälfte mit daran ausgebildeten Klinkenzähnen versehen und in einer mit einem Innengewinde versehenen Mutter angeordnet ist, die in Eingriff mit einem Außengewinde an der äußeren Verbinderhälfte steht. Wenn die eine Verbinderhälfte voll in die andere Hälfte eingesetzt ist, durch Relativdrehung der Mutter, führt eine weitere Drehung dazu, daß sich die Mutter längs der einen Verbinderhälfte bewegt, wobei Kugeln, die zwischen der Mutter und der einen Verbinderhälfte eingeschlossen sind, bewegt und in elastischen Kontakt mit den Klinkenzähnen gebracht werden, wodurch die Sperrklinkenwirkung ins Spiel gebracht wird.
Die Verwendung von Kompositteilen oder galvanisch beschichteten Metallteilen bietet sich jedoch nicht ohne weiteres für dieses Fertigungsverfahren an, welches selbst komplex und kompliziert ist. Beispielsweise besitzen Kompositmaterialien nicht die ausreichende Härte und Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen Verschleiß und Abrieb, um die einstückige Herstellung von Klinkenteilen, wie z. B. Zähnen, Blattfedern oder dergleichen, in denselben zu gestatten. Daher ist es dort, wo Kompositkörper als Verbinderteil-Grundkörper verwendet werden, üblicherweise praktisch nicht möglich, Sperrzähne oder andere Teile einstückig mit den Verbindergrundkörpern auszubilden. In diesen Fällen wird es erforderlich, derartige Rastelemente aus anderen, härteren Materialien in die Verbinderkonstruktion selbst einzubauen.
Dort wo es sich um elektrische Verbinder mit Gewinde handelt, besteht eine typische Forderung darin, daß die Verbindung bzw. Kupplung und ihre zugehörigen Rasteinrichtungen bzw. Sperrmechanismen zum Verhindern einer Entkoppelung in der Lage sind, mindestens 500 Kupplungs/Trenn-Zyklen auszuhalten. Während die Konstruktion also in der Lage sein muß Vibrationen oder Stoßbelastungen zu widerstehen, die die Tendenz haben, die Verbinderteile auseinanderzuschrauben, darf sie andererseits eine solche Trennbewegung nicht vollständig verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Verbinder geschaffen, der umfaßt:
a) einen Stecker- und einen Fassungsmechanismus, die jeweils im wesentlichen rohrförmige Abschnitte umfassen, welche durch eine axiale Relativbewegung zwischen diesen Teilen ineinander passen, um eine Anordnung zu bilden, und die zum Zusammenwirken bestimmte elektrische Kontaktsätze tragen, um Paare von elektrischen Kabeln miteinander zu verbinden;
b) wobei der eine Mechanismus einen ringförmigen Kupplungsteil umfaßt welcher ein erstes Sicherungselement umfaßt und welcher rund um den rohrförmigen Abschnitt dieses einen Mechanismus angeordnet und relativ zu diesem drehbar ist, wobei der ringförmige Kupplungsteil und die Anordnung einen ersten und einen zweiten Verbinderteil darstellen; und wobei der andere Mechanismus ein zweites Sicherungselement umfaßt, welches an dem rohrförmigen Abschnitt dieses anderen Mechanismus angeordnet ist und das erste Sicherungselement damit zusammenwirkend erfaßt, um die rohrförmigen Abschnitte, welche die Anordnung bilden, lösbar aneinander zu sichern, wobei das zusammenwirkende Erfassen durch eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil erzeugt wird, wobei diese Relativbewegung mindestens ein Element einer relativen Drehverlagerung umfaßt, nämlich eine Drehverlagerung in einer (vorgegebenen) Drehrichtung, um die rohrförmigen Abschnitte, die die Anordnung bilden, aneinander zu sichern, und eine Drehverlagerung in der entgegengesetzten Drehrichtung um eine axiale Trennung und ein Lösen der Verbindung der rohrförmigen Abschnitte zu ermöglichen; und
c) eine Sperrstruktur zum Verhindern des Trennens, welche der relativen Drehverlagerung mindestens in der zweiten Drehrichtung widersteht,
dadurch gekennzeichnet daß
d) die Sperrstruktur zum Verhindern des Trennens einen länglichen, gewellten Zahnstreifen und mindestens ein damit zusammenwirkendes Klinkenelement umfaßt;
e) von dem ersten und dem zweiten Verbinderteil mindestens einer mindestens einen in Umfangsrichtung verlaufenden 0berflächenbereich umfaßt, der in Eingriff mit dem Streifen steht und den Streifen darauf hält und bezüglich einer Drehbewegung relativ dazu befestigt ist;
f) jedes der genannten Klinkenelemente in einer in Umfangsrichtung fest vorgegebenen Position an dem anderen Verbinderteil der den ersten und den zweiten Verbinderteil umfassenden Teile sitzt und in elastischem Eingriff mit dem Zahnstreifen steht, um einer relativen Drehverlagerung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil zu widerstehen, um dadurch eine unbeabsichtigte Trennung des ersten und des zweiten Sicherungselements und eine zugehörige Trennung des Steckermechanismus und des Fassungsmechanismus zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner geschaffen ein elektrischer (Steck-) Verbinder zur Verwendung bei elektrischen Verbinderanordnungen des einen Steckermechanismus und einen Fassungsmechanismus umfassenden Typs, wobei jeder Mechanismus jeweils einen im wesentlichen rohrförmigen Abschnitt umfaßt, wobei diese Abschnitte durch eine axiale Relativbewegung zwischen diesen Teilen ineinander passen, um eine Anordnung zu bilden, und zum Zusammenwirken bestimmte elektrische Kontaktsätze tragen, um Paare von elektrischen Kabeln miteinander zu verbinden, wobei einer der Mechnismen einen ringförmigen Kupplungsteil umfaßt der ein erstes Sicherungselement umfaßt und der rund um den rohrförmigen Abschnitt des einen Mechanismus angeordnet und relativ zu diesem drehbar ist, und wobei der andere Mechanismus ein zweites Sicherungselement umfaßt welches an dem rohrförmigen Abschnitt dieses anderen Mechanismus angeordnet ist und das erste Sicherungselement damit zusammenwirkend erfaßt, um die rohrförmigen Abschnitte, welche die Anordnung bilden, lösbar aneinander zu sichern, wobei das zusammenwirkende Erfassen durch eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil erzeugt wird, wobei diese Relativbewegung mindestens ein Element einer relativen Drehverlagerung umfaßt, nämlich einer Drehverlagerung in einer (vorgegebenen) Drehrichtung, um die rohrförmigen Abschnitte, die die Anordnung bilden, aneinander zu sichern, und eine Drehverlagerung in der entgegengesetzten Drehrichtung, um eine axiale Trennung und ein Lösen der Verbindung der rohrförmigen Abschnitte zu ermöglichen; wobei der elektrische Verbinder der eine Mechanismus ist und eine Sperrstruktur zum Verhindern des Trennens umfaßt welche der relativen Drehverlagerung mindestens in der zweiten Drehrichtung widersteht, und dadurch gekennzeichnet ist, daß
a) die Sperrstruktur zum Verhindern des Trennens einen länglichen, gewellten Zahnstreifen und mindestens ein damit zusammenwirkendes Klinkenelement umfaßt;
b) von dem ersten und dem zweiten Verbinderteil mindestens einer mindestens einen in Umfangsrichtung verlaufenden 0berflächenbereich umfaßt der in Eingriff mit dem Streifen steht und den Streifen darauf hält und bezüglich einer Drehbewegung relativ dazu befestigt ist;
c) jedes der genannten Klinkenelemente in einer in Umfangsrichtung fest vorgegebenen Position an dem anderen Verbinderteil der den ersten und den zweiten Verbinderteil umfassenden Teile sitzt und in elastischem Eingriff mit dem Zahnstreifen steht, um einer relativen Drehverlagerung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil zu widerstehen, um dadurch eine unbeabsichtigte Trennung des ersten und des zweiten Sicherungselements und eine zugehörige Trennung des Steckermechanismus und des Fassungsmechanismus zu verhindern.
Die Erfindung ist also in der Lage, eine Sperrklinkenkonstruktion zur Verfügung zu stellen, um ein unbeabsichtigtes Trennen der Verbindung zwischen Verbinderteilen zu verhindern, ohne daß die Notwendigkeit bestünde, Sperrzähne durch Räumwerkzeuge bzw. eine maschinelle Bearbeitung einstückig mit den Grundkörpern der Verbinderteile herzustellen. Es wird davon ausgegangen, daß eine solche Sperrklinkenkonstruktion bei Verbinderteilen nützlich ist, die buchstäblich aus jedem beliebigen Material oder Komposit hergestellt sind, während verbesserte Sperrkraft- und Verschleißcharakteristiken aufrechterhalten werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Zahnstreifen, der an seiner Oberfläche ein Feld von Klinkenzähnen definiert, am äußeren Umfang des Steckermechanismus vorgesehen sein, und die Klinkenelemente sind Klinkenzapfen in dem ringförmigen Kupplungsteil, welches eine mit einem Innengewinde versehene Mutter ist. Ein Sicherungsring für die Klinkenzapfen bzw. -stifte umgibt die Zapfen bzw. Stifte und erfaßt sie, um sie federnd in Eingriff mit den Klinkenzähnen zu drücken.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 im Querschnitt; und
Fig. 3 eine axiale Querschnittsdarstellung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 senkrecht zu der Achse der Anordnung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist.
Fig. 1 zeigt perspektivisch als Explosionsdarstellung einen Satz von Teilen, die eine elektrische Verbindervorrichtung 10 zur Verwendung beim Kuppeln elektrisch leitfähiger Kontakte und Zuleitungen bilden. Zu den Hauptteilen der elektrischen Verbindervorrichtung gehören ein Steckerelement 12, ein bekanntes Fassungselenent 13 und eine Kupplungsmutter 14. Das Steckerelement 12 besitzt einen Außendurchmesser, der 50 bemessen ist, daß das Steckerelement axial passend in die Kupplungsmutter 14 eingesetzt werden kann.
Die Kupplungsmutter 14 ist koaxial passend über den Steckerteil 13 aufgepaßt. Eine Schulter 11, die gegenüber dem Außendurchmesser des Steckerteils 12 nach außen vorsteht, erfaßt eine entsprechende Schulter 15 an der Innenseite der Kupplungsmutter 14, um eine Trennung der Kupplungsmutter 14 von dem Steckerteil 12 in axialer Richtung, nämlich nach links in Fig. 1 zu verhindern.
Die Kupplungsmutter 14 kann sich jedoch bezüglich des Steckerteils 12 frei um ihre Achse drehen, und zwar unabhängig von irgendeiner Drehung oder einer anderen Bewegung des Steckerteils 12. Am Innendurchmesser der Kupplungsmutter 14 ist ein Satz von Gewindegängen 16 zum Eingreifen in einen entsprechenden Satz von Gewindegängen 16' am äußeren Durchmesser des Fassungsteils 13 definiert.
Man sieht, daß dann, wenn die Gewindegänge 16' des Fassungsteils 13 in Eingriff mit den Gewindegängen 16 im inneren der Kupplungsmutter stehen und wenn die Kupplungsmutter bezüglich des Fassungsteils 13 im Uhrzeigersinn gedreht wird, die Schultern 11, 15 des Steckerteils und der Kupplungsmutter veranlaßt werden, gegeneinander zu drücken, und daß der Fassungsteil 13 in die Kupplungsmutter 14 hinein und um den Steckerteil 12 herumgezogen wird, um in engen Eingriff mit dem rechten Ende des Steckerteils 12 zu gelangen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
Eine Drehung der Kupplungsmutter bezüglich des Fassungsteils entgegen dem Uhrzeigersinn kehrt den Prozeß um und entkoppelt die Kupplungsmutter und damit den Steckerteil von dem Fassungsteil.
Es sollte verstanden werden, daß die Zeichnungen in dem vorliegenden Dokument nicht die Absicht haben, die tatsächlich vorhandenen elektrisch leitfähigen Zuleitungen, Anschlüsse und zugehörige Isolationsteile vollständig darzustellen, die in Verbindung mit der elektrischen Verbindervorrichtung verwendet werden. Das Vorsehen einer solchen elektrisch leitfähigen Vorrichtung liegt im Bereich der üblichen Fähigkeiten gemäß dem Stande der Technik. Für diejenigen, die mit diesem Stand der Technik nicht intim vertraut sind, wird eine elektrische Verbindungsvorrichtung mit solchen elektrisch leitfähigen und mechanischen Teilen identifiziert als ein (Bestandteil der Normvorschriften) Mil Spec Teil Nr. D38999/26FA35PN.
Der Sperrklinkenmechanismus gemäß vorliegender Erfindung umfaßt einen länglichen Zahnstreifen 18, wie dies in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist. Der Zahnstreifen 18 trägt mehrere Sperrzähne 20.
Wie in Fig. 3 gezeigt sind die Sperrzähne 20 bzw. die Zähne der Klinkenanordnung von im wesentlichen dreieckiger Gestalt. Insofern wird einer Drehbewegung bezüglich des Zahnstreifens, wenn er in Eingriff mit einem Zahnerfassungselement steht, in beiden Richtungen im wesentlichen derselbe Widerstand entgegengesetzt; es ist jedoch wichtig zu beachten, daß die Klinkenzähne nicht von dreieckiger Gestalt sein müssen. Die Zähne können vielmehr mit einer sägezahnförmigen Gestalt oder einer ähnlichen Gestalt hergestellt werden, in der die gegenüberliegenden Seiten jedes Zahns nicht die gleiche Neigung haben, und wobei der Widerstand des Zahnstreifens, wenn seine Zähne von einem anderen Element erfaßt werden, nicht in jeder Richtung gleich ist. Versuche haben gezeigt daß es in einigen Fällen zu bevorzugen ist, daß die verwendete Zahnung zum Verhindern einer unbeabsichtigten Entkopplung zwischen den über Gewindegänge verbundenen Teilen der Drehung in Kupplungsrichtung weniger widersteht als der Drehung in einer Richtung, die zu einer Entkupplung führt.
Der Zahnstreifen 18 ist um den äußeren Umfang des Steckerelements 12 herum angeordnet. Seine Länge ist annähernd gleich dem Umfang des Steckerelements 12. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Zahnstreifen aus getempertem rostfreien Federstahl des Typs 17-7 und besitzt eine Dicke von etwa 0,005 ". Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Zahnstreifen eine Breite von etwa 0,110 - 0,120 ". Die Klinkenzähne haben eine maximale Höhe von etwa 0,015 - 0,018
Ein Vorteil der Verwendung der Zahnstreifenkomponente zum Definieren der Klinkenzähne besteht darin, daß der Zahnstreifen in langen Segmenten vorgefertigt werden kann, d. h. in Stücken, die wesentlich größer sind als der Umfang des Steckerelements, und zwar aus einem länglichen Streifen aus rostfreiem Stahl und (mit) einer länglichen Form zum Einprägen der Klinkenzähne in den Streifen in langen Segmenten vor dem Einbau des Streifens als Bauteil des Verbinders. Teile des Zahnstreifenmaterials können auf jede gewünschte Länge vorgeschnitten werden, um den Umfang des Steckerelements zu umgeben, und zwar unabhängig vom Umfang des Steckerelements bei der speziellen Anwendung, für die die Verwendung gewünscht wird.
Zusätzlich erleichtert die Verwendung eines separaten Zahnstreifens zur Aufnahme der Klinkenzähne die Realisierung der Klinkenzähne in einem Material, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel gefordert wird, nämlich einem Material, welches hart, glatt, dauerhaft und langfristig verschleißfest ist, und zwar unabhängig von dem Material, aus dem die Teile des elektrischen Verbinders hergestellt sind. Die Teile elektrischer Verbinder werden häufig aus Materialien, wie z. B. Aluminium oder Kunststoff-Kompositmaterialien, hergestellt, welche zwar nützlich sind und für einige Zwecke einige Vorteile haben, welche sich aber nicht besonders gut für die Herstellung von Teilen eines Sperrklinkenmechanismus eignen.
Der rostfreie Stahl der für den Zahnstreifen und die Klinkenzähne verwendet wird, wie dies hier gefordert wird, ist in vorteilhafter Weise hart und sehr glatt, so daß er die Ausbildung von Verschleißspuren verhindert, wie z. B. von Kratzern und dergleichen, die nach vielen Verbindungs/Trenn-Zyklen die Vorläufer für ein Versagen des Klinkenmechanismus aufgrund eines anschließenden Verschleißes bilden.
Alternativ kann der Zahnstreifen eine Beryllium/Kupfer-Legierung umfassen; wo jedoch eine solche Legierung verwendet wird, ist häufig eine galvanische Beschichtung wünschenswert, um Korrosion zu verhindern.
Der Zahnstreifen wird am äußeren Umfang des Steckerelements befestigt und sollte im wesentlichen selbsthaltend sein, und zwar aufgrund der Verwendung von abgebogenen Endbereichen, die Laschen oder Ohren 26 bilden, die in Eingriff mit betreffenden Oberflächen von Schlitzen 28 in dem Steckergrundkörper stehen, wie dies beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist.
Es sind mehrere Klinkenstifte 30 vorgesehen, um sich an den Zähnen 20 des Zahnstreifens 18 abzustützen bzw. diese zu erfassen (siehe Fig. 1 und 3). Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Klinkenstifte vorgesehen, die in Abständen von 120 auf einen Kreis verteilt sind, der konzentrisch zur Achse der Kupplungsmutter ist. Jeder Klinkenstift ist ein im wesentlichen zylindrisches Stück aus gehärtetem rostfreiem Stahl, welches maschinell bis zum Erreichen einer glatten Oberfläche bearbeitet wurde und welches für einen glatten, dauerhaften, lang anhaltenden Eingriff mit den Zähnen 20 des Zahnstreifens 18 ausgestaltet ist. Jeder Klinkenstift besitzt einen Durchmesser von etwa 0,062 " und eine Länge von etwa 0,105 - 0,115 ".
Jeder Klinkenstift 30 ist in einem als Klinkenstiftsitz dienenden Schlitz 32 angeordnet. Jeder als Klinkenstiftsitz dienender Schlitz 32 ist so dimensioniert, daß sein betreffender Klinkenstift darin locker mit einem gewissen kleinen Spiel sitzen kann.
Wie besonders klar in Fig. 3 gezeigt ist jeder der als Klinkenstiftsitze dienenden Schlitze 32 als eine Aussparung vorgesehen, die durch eine Innenwand 34 der Kupplungsmutter 14 definiert ist. Jeder der als Klinkenstiftsitz dienenden Schlitze erstreckt sich in radialer Richtung vollständig durch die Innenwand 34 hindurch, aber die tatsächliche Perforation des Schlitzes 32 durch die Wand 34 ist in axialer Richtung nicht so lang, daß sie es gestattet, daß der Klinkenstift 30 durch die so geschaffene Öffnung entweicht. Der Klinkenstift 30 "schwimmt" somit in seinem zugeordneten Klinkenstiftsitz-Schlitz 32.
Jeder Klinkenstift wird so gehalten, daß seine Achse im wesentlichen parallel zu den Achsen der Kupplungsmutter und des Steckteilgrundkörpers verläuft. Jeder Klinkenstift wird an jeglicher ins Gewicht fallender radialer Bewegung bezüglich der Kupplungsmutter dadurch gehindert, daß ein Aufeinandertreffen zwischen den Klinkenstiften und dem Zahnstreifen erfolgt, da die Kupplungsnutter permanent, obwohl lose, in Eingriff mit dem Steckteilgrundkörper steht. Die axiale Bewegung der Klinkenstifte wird durch die Schulter 15 begrenzt sowie durch die ein Kupplungselement bildende unten beschriebene Mutter-Unterlagscheiben- und Abdeckstruktur 40.
Ein Klinkensicherungsring 36, der in einer Nut auf der Innenseite der Kupplungsmutter 14 sitzt, erfaßt die radial äußeren Kanten der Klinkenstifte 30 und sorgt für eine im wesentlichen elastische Kraft, welche die Klinkenstifte in radialer Richtung nach innen gegen die Außenfläche des Zahnstreifens 18 und dessen Klinkenzähne 20 drückt. Der Klinkensicherungsring 36 ist ein spiralförmig gewickelter Ring aus rostfreiem getempertem Federstahl und so dimensioniert, daß er auf die Klinkenstifte trifft und diese nach innen drückt, wenn der Klinkensicherungsring rund um die Stifte angeordnet ist. Der Streifen 18 und der Ring 36 sind konzentrisch zueinander und koaxial zu dem Steckerteil angeordnet.
Die Größe der Kraft, die der Klinkensicherungsring ausüben sollte, läßt sich derzeit am besten auf empirischer Basis unter Bezugnahme auf die anderen mechanischen Parameter der elektrischen Kupplung und des Sperrklinkenmechanismus beschreiben, die verwendet werden. Wenn es erwünscht ist, die durch den Klinkensicherungsring ausgeübte Kraft zu erhöhen, wird ein Klinkensicherungsring größerer Dicke ausgewählt. Im Gegensatz dazu wird ein dünnerer Klinkensicherungsring eine geringere Kraft ausüben. In einigen Fällen ist es erwünscht, die ausgeübte Kraft in Abhängigkeit vom radialen Abstand der Klinkenstifte von der Achse der Kupplungsmutter einzustellen. Dies kann durch geeignete Auswahl des Innendurchmessers des Klinkensicherungsrings erreicht werden. Das Reduzieren des Innendurchmessers des Klinkensicherungsringes bewirkt, daß dieser in Abhängigkeit vom Abstand des Klinkenstiftes schneller mit dem Ausüben einer elastischen Kraft auf die Klinkenstifte 30 beginnt, wobei der Klinkenstiftabstand seinerseits eine Funktion der Position der Klinkenstifte in Umfangsrichtung bezüglich der Klinkenzähne ist.
Es wird erneut auf Fig. 1 Bezug genommen; die elektrische Verbindervorrichtung umfaßt ferner einen Unterlagscheiben/Abdeck-Teil 40 und einen Kupplungsmutter-Sicherungsring 42, die beide in einer Art und Weise verwendet werden, die vom Durchschnittsfachmann verstanden werden wird, um den Hohlraum, der von der Kupplungsmutter definiert wird, teilweise zu schließen.
Die Unterlagscheiben/Abdeckung 40 verhindert außerdem eine axiale Bewegung der Klinkenstifte nach rechts, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Der für den betrachteten elektrischen Verbinder neue Klinkenmechanismus umfaßt den Zahnstreifen 18 mit seinen zugehörigen Zähnen 20, die Klinkenstifte 20, die in ihren zugehörigen Klinkenstiftsitz-Schlitzen 32 sitzen, und den Klinkensicherungsring 36, welcher im Zusammenwirken mit der Kupplungsmutter den Zahnstreifen, die Zähne und die Stifte in einer funktionierenden Sperrklinkenanordnung zusammenhält.
Versuche haben gezeigt daß ein gemäß der Erfindung hergestellter Klinkenmechanismus Tausende von Kupplungs/Entkupplungs-Zyklen aushalten kann, ohne zu beginnen, erkennbare Verschlelßeffekte zu zeigen. Die Teile des Sperrklinkenmechanismus sind aus Materialien hergestellt, die von Hause aus für die Sperrklinkenfunktion optimiert sind und die den Materialien, aus denen die Grundkörperteile des Steckteils 12 der Kupplungsmutter 14 und andere wichtige Teile der elektrischen Verbindungsvorrichtung hergestellt sind, weder gleich noch ähnlich sein müssen. Der Klinkenmechanismus ist tatsächlich universeil einsetzbar, und zwar insofern, als er für elektrische Verbinder in einem weiten Bereich von Größen und Materialien verwendet werden kann. Außerdem können Teile des Klinkenmechanismus, wie z. B. der Zahnstreifen und dessen zugeordnete Stifte, in ihrer Konstruktion für alle Anwendungen im wesentlichen identisch sein.
Obwohl hier ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wird, welches in Verbindung mit einem elektrischen Verbinder mit Gewindekupplungseinrichtungen verwendet wird, sollte es sich verstehen, daß der Klinkenmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Verwendung bei Verbindern beschränkt ist, die Teile haben, die durch die Verwendung von Gewinden kuppelbar sind. Ein derartiger Klinkenmechanismus kann vorteilhafte Anwendung beim Sichern und Stabilisieren der Koppelung zwischen Elementen haben, die Gewindekupplungseinrichtungen aufweisen, und/oder zwischen Elementen, die mittels anderer Einrichtungen als mittels Gewinden kuppelbar sind, beispielsweise mittels eines Bajonettverschlusses.

Claims

1. Elektrischer (Steck-) Verbinder (10) umfassend:

a) einen Stecker- und einen Fassungsmechanismus, die jeweils im wesentlichen rohrförmige Abschnitte (12, 13) umfassen, welche durch eine axiale Relativbewegung zwischen diesen Teilen ineinander passen, um eine Anordnung zu bilden, und die zum Zusammenwirken bestimmte elektrische Kontaktsätze tragen, um Paare von elektrischen Kabeln miteinander zu verbinden;

b) wobei der eine Mechanismus einen ringförmigen Kupplungsteil (14) umfaßt, welcher ein erstes Sicherungselement (16) umfaßt und welcher rund um den rohrförmigen Abschnitt (12) dieses einen Mechanismus angeordnet und relativ zu diesem drehbar ist, wobei der ringförmige Kupplungsteil und die Anordnung einen ersten und einen zweiten Verbinderteil darstellen; und wobei der andere Mechanismus ein zweites Sicherungselement (16') umfaßt, welches an dem rohrförmigen Abschnitt (13) dieses anderen Mechanismus angeordnet ist und das erste Sicherungselement damit zusammenwirkend erfaßt, um die rohrförmigen Abschnitte, welche die Anordnung bilden, lösbar aneinander zu sichern, wobei das zusammenwirkende Erfassen durch eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil erzeugt wird, wobei diese Relativbewegung mindestens ein Element einer relativen Drehverlagerung umfaßt, nämlich eine Drehverlagerung in einer (vorgegebenen) Drehrichtung, um die rohrförmigen Abschnitte, die die Anordnung bilden, aneinander zu sichern, und eine Drehverlagerung in der entgegengesetzten Drehrichtung um eine axiale Trennung und ein Lösen der Verbindung der rohrförmigen Abschnitte zu ermöglichen; und

c) eine Sperrstruktur zum Verhindern des Trennens, welche der relativen Drehverlagerung mindestens in der zweiten Drehrichtung widersteht,

dadurch gekennzeichnet daß:

d) die Sperrstruktur zum Verhindern des Trennens einen länglichen, gewellten Zahnstreifen (18) und mindestens ein damit zusammenwirkendes Klinkenelement (30) umfaßt;

e) von dem ersten und dem zweiten Verbinderteil mindestens einer mindestens einen in Umfangsrichtung verlaufenden Oberflächenbereich umfaßt, der in Eingriff mit dem Streifen steht und den Streifen darauf hält und bezüglich einer Drehbewegung relativ dazu befestigt ist;

f) jedes der genannten Klinkenelemente in einer in Umfangsrichtung fest vorgegebenen Position an dem anderen Verbinderteil der den ersten und den zweiten Verbinderteil umfassenden Teile sitzt und in elastischem Eingriff mit dem Zahnstreifen steht, um einer relativen Drehverlagerung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil zu widerstehen, um dadurch eine unbeabsichtigte Trennung des ersten und des zweiten Sicherungselements und eine zugehörige Trennung des Steckermechanismus und des Fassungsmechanismus zu verhindern.

2. Elektrischer (Steck-) Verbinder (12, 14) zur Verwendung bei elektrischen Verbinderanordnungen des einen Steckermechanismus und einen Fassungsmechanismus umfassenden Typs, wobei jeder Mechanismus jeweils einen im wesentlichen rohrförmigen Abschnitt (12, 13) umfaßt, wobei diese Abschnitte durch eine axiale Relativbewegung zwischen diesen Teilen ineinander passen, um eine Anordnung zu bilden, und zum Zusammenwirken bestimmte elektrische Kontaktsätze tragen, um Paare von elektrischen Kabeln miteinander zu verbinden, wobei einer der Mechnismen einen ringförmigen Kupplungsteil (14) umfaßt, der ein erstes Sicherungselement (16) umfaßt und der rund um den rohrförmigen Abschnitt (12) des einen Mechanismus angeordnet und relativ zu diesem drehbar ist, und wobei der andere Mechanismus ein zweites Sicherungselement (16') umfaßt, welches an dem rohrförmigen Abschnitt (13) dieses anderen Mechanismus angeordnet ist und das erste Sicherungselement damit zusammenwirkend erfaßt, um die rohrförmigen Abschnitte, welche die Anordnung bilden, lösbar aneinander zu sichern, wobei das zusammenwirkende Erfassen durch eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil erzeugt wird, wobei diese Relativbewegung mindestens ein Element einer relativen Drehverlagerung umfaßt, nämlich einer Drehverlagerung in einer (vorgegebenen) Drehrichtung, um die rohrförmigen Abschnitte, die die Anordnung bilden, aneinander zu sichern, und eine Drehverlagerung in der entgegengesetzten Drehrichtung, um eine axiale Trennung und ein Lösen der Verbindung der rohrförmigen Abschnitte zu ermöglichen;

wobei der elektrische Verbinder (12, 14) der eine Mechanismus ist und eine Sperrstruktur zum Verhindern des Trennens umfaßt, welche der relativen Drehverlagerung mindestens in der zweiten Drehrichtung widersteht, und dadurch gekennzeichnet ist, daß:

a) die Sperrstruktur zum Verhindern des Trennens einen länglichen, gewellten Zahnstreifen (18) und mindestens ein damit zusammenwirkendes Klinkenelement (30) umfaßt;

b) von dem ersten und dem zweiten Verbinderteil mindestens einer mindestens einen in Umfangsrichtung verlaufenden Oberflächenbereich umfaßt, der in Eingriff mit dem Streifen steht und den Streifen darauf hält und bezüglich einer Drehbewegung relativ dazu befestigt ist;

c) jedes der genannten Klinkenelemente in einer in Umfangsrichtung fest vorgegebenen Position an dem anderen Verbinderteil der den ersten und den zweiten Verbinderteil umfassenden Teile sitzt und in elastischem Eingriff mit dem Zahnstreifen steht, um einer relativen Drehverlagerung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil zu widerstehen, um dadurch eine unbeabsichtigte Trennung des ersten und des zweiten Sicherungselements und eine zugehörige Trennung des Steckermechanismus und des Fassungsmechanismus zu verhindern.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, welcher mehrere Klinkenelemente (30) umfaßt.

4. Verbinder nach Anspruch 3, bei dem die Klinkenelemente (30) in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind.

5. Verbinder nach irgend einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Klinkenelement (30) ein zylindrischer Stift ist.

6. Verbinder nach Anspruch 5, bei dem jeder Klinkenstift (30) einen relativ harten Stahlstift mit im wesentlichen zylindrischer Gestalt umfaßt und bei dem der andere Verbinderteil (14) Einrichtungen umfaßt, um die Klinkenstifte derart zu haltern, daß ihre Achsen im wesentlichen parallel zur Achse des Verbinders verlaufen.

7. Elektrischer Verbinder nach irgend einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der andere Verbinderteil (14) ein federndes Element (36) umfaßt, welches mit Vorspannung in Eingriff mit dem mindestens einen Klinkenelement steht, um dieses in Eingriff mit dem Zahnstreifen zu halten.

8. Verbinder nach Anspruch 7, bei dem das federnde Element ein Ring (36) ist.

9. Verbinder nach Anspruch 8, bei dem der Ring (36) einen spiralförmig gewickelten Ring aus rostfreiem Stahl umfaßt.

10. Verbinder nach irgend einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das federnde Element (36) im wesentlichen koaxial zu dem anderen Verbinderteil (14) und radial außerhalb des mindestens einen Klinkenelements angeordnet ist und auf das mindestens eine Klinkenelement eine elastische Vorspannkraft ausübt, die im wesentlichen radial nach innen gerichtet ist, um das mindestens eine Klinkenelement in Kontakt mit dem Streifen zu halten.

11. Verbinder nach irgend einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem der Zahnstreifen (18) aus einem relativ steifen Material besteht, wobei an jedem Ende ein Nasenteil angeformt ist und wobei der Streifen in eine im wesentlichen kreisrunde Form gebracht ist und die Nasenteile in Eingriff mit dem einen Verbinderteil stehen, um den Streifen in Drehrichtung bezüglich dieses einen Verbinderteils festzulegen.

12. Verbinder nach irgend einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem der Zahnstreifen (18) ein dünnes längliches Stück aus rostfreiem Stahl umfaßt, in welches Klinkenanordnungs-Zähne (20) eingeformt sind.

13. Elektrischer Verbinder nach irgend einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem der ringförmige Kupplungsteil ein Mutterelement (14) umfaßt und bei dem das zweite Sicherungselement ein Innengewinde (16) dieses Mutterelements zum Zusammenwirken mit einem Außengewinde (16') an dem anderen Mechanismus als dem ersten Sicherungselement umfaßt.

14. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 13, welcher Mittel umfaßt, um das Mutterelement in axialer Richtung an dem zweiten Verbinderteil zu sichern.