DE4041629C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung mit Überwurfmutter, insbesondere in Luft- und Raumfahrtfahrzeugen, bestehend aus zwei zugeordneten Anschlußteilen, die miteinander verbindbar sind sowie aus einem im Bereich eines der Anschlußteile angeordneten Außengewinde und einer im Bereich des anderen Anschlußteiles angeordneten Mutter gebildet ist und bei der ein federnd angeordnetes Sperrelement lösbar in eine Rastung eingreift und sich im wesentlichen zentrisch zu einer Anschlußlängsachse erstreckt.

Derartige Schraubverbinder werden verwendet, um elektrische Leiter zum einen miteinander zu verbinden und zum anderen ein unbeabsichtigtes Trennen der Verbindung bei Zugbeanspruchungen zu vermeiden. Insbesondere beim Einsatz in der Luft- und Raumfahrt ist es erforderlich, eine hohe Sicherheit der elektrischen Verbindungen zu gewährleisten, da bei einer Unterbrechung von elektrischen Leitungen mit Systemausfällen gerechnet werden muß, die eine Gefährdung der Betriebssicherheit zur Folge haben können. Zur Durchführung von zeitsparenden Reparaturen muß aber auch dafür gesorgt werden, daß die Verbindungen ohne erheblichen Arbeitsaufwand lösbar sind.

Eine Sicherung von Zugentlastungsteilen wurde bislang entweder mit Sicherungsdraht oder speziellen Klebern durchgeführt. Bei einer Sicherung mit Hilfe von Draht erfolgt eine Einfädelung des Drahtes üblicherweise in zwei der drei Löcher, die im Bereich der Mutter angeordnet sind. Bei einer Sicherung mit Hilfe eines Klebers kann der Kleber vor einem Aufschrauben der Mutter auf das Außengewinde aufgetragen werden. Darüber hinaus ist es bekannt, zwischen der Mutter und dem Außengewinde eine Einwegrastung vorzusehen, die ein Aufschrauben der Mutter auf das Außengewinde ermöglicht, ein Abschrauben der Mutter jedoch verhindert. Diese bekannten Sicherungen sind jedoch umständlich in der Handha­ bung.

Aus der US 42 91 933 ist es bekannt, eine Schraubverbindung mit Überwurfmutter entsprechend der gattungsbildenden Merkmalskombination zu konstruieren. Es handelt sich dabei um eine Schraubsicherung für einen elektrischen Steckverbinder. Es sind Federelemente vorgesehen, die in eine Rastung eingreifen. Zur Aufnahme der Federelemente sind im Bereich der Überwurfmutter zwei Kammern vorgesehen, in die die Federelemente eingesetzt sind. Bei einem Eingriff der Federelemente in die Rastung ist somit auch die Rastung von der Überwurfmutter umschlossen, so daß eine optische Kontrolle einer vorgenommenen Sicherung nicht möglich ist. Die Rastung ist mit schrägen Zahnflanken versehen, durch deren Steilheit jeweils eine erforderliche Verstellkraft festgelegt wird. Ab einem jeweils durch die Flankensteilheit und die Federkraft festgelegten Drehmoment kann eine Verstellung der Überwurfmutter sowohl in Anzug- als auch in Löserichtung erfolgen.

In der DE 34 24 676 C1 wird eine elektrische Rundkupplung beschrieben, die einen Verschlußring im Bereich eines Kontakteinsatzes aufweist. An den Verschlußring ist ein elastisch federnder Ansatz angeformt, der zur Anlage an einen radial nach außen abstehenden Bund des Kontakteinsatzes gebracht werden kann. Hierdurch wird ein Fortsatz des Kupplungsgehäuses hintergriffen. In einem zusammengebauten Zustand der Rundkupplung kann der Ansatz somit nicht radial nach außen ausweichen und die beiden miteinander verbundenen Teile sind formschlüssig gegen ein unbeabsichtigtes Trennen gesichert. Zur Durchführung einer Montage wird der Verschlußring auf den Kontakteinsatz aufgeschoben und dabei der Ansatz mit seiner Nase elastisch verformt. Durch diese elastische Verformung ist es möglich, daß die Nase über den Bund gleitet. Danach schnappt der Ansatz mit seiner Nase in seine ursprüngliche Formgebung zurück. Eine erneute Verformung wird dadurch vermieden, daß das Kupplungsgehäuse anschließend auf den Kontakteinsatz aufgeschraubt wird. Es wird somit durch den Ansatz eine axiale Sicherung mit Hilfe einer Schnappverbindung realisiert.

In der US 47 62 504 wird eine elektrische Rundkupplung für eine Steckverbindung mit einem Buchsen- und einem Stiftstecker beschrieben. Jeder der Stecker besitzt eine metallische Außenschale. Zur Verriegelung der gekoppelten Stecker ist ein Ring vorgesehen, der auf der Schale des Stiftsteckers montiert ist. Es ist somit keine mit Hilfe einer Überwurfmutter realisierte Schraubverbindung vorgesehen. Die Verriegelung ist im wesentlichen als ein vom elastischen Ring gesicherter Schnappverschluß ausgebildet.

Aus der US 40 66 315 ist es bekannt, einen elektrischen Steckverbinder mit einer Schraubverbindung derart auszubilden, daß eine Überwurfmutter in die Schraubverbindung eingreift und mit einem elastischen bogenförmigen Element versehen ist. Das bogenförmige Element sichert die Überwurfmutter gegen ein Verdrehen. Axial werden der die Steckverbindung ausbildende Stiftstecker und der Buchsenstecker durch Segmente verriegelt, die sich hintereinander verkeilen. Die Überwurfmutter hat lediglich die Aufgabe, die Segmente durch eine Drehbewegung zu verkeilen. In diesem Zustand ist jedoch noch keine elektrische Verbindung hergestellt. Erst nach einem weiteren Drehen der Überwurfmutter wird der Buchsenstecker axial bis zu einem Anschlag des Stiftsteckers verschoben. In diesem Endzustand wird die Überwurfmutter durch das elastische bogenförmige Element verriegelt und gegen eine Verdrehung gesichert. Das elastische Element ist hierzu in einer Nut am Buchsenstecker fixiert. Die Verriegelung wird dadurch gewährleistet, daß Kugelsegmente vorgesehen sind, die in Mulden im Bereich der Überwurfmutter einschnappen. Es wird somit keine unmittelbare Schraubverbindung zwischen dem Buchsenstecker und dem Stiftstecker hergestellt, sondern die Überwurfmutter und das von dieser beaufschlagte Gewinde führen zu einer axialen Verriegelung des Steckverbinders durch ein Verkeilen der Segmente. Durch das Zusammenwirken des elastischen Elementes und des Schnappverschlusses wird lediglich das Lösemoment der Überwurfmutter erhöht, nicht jedoch ein unbeabsichtigtes Lösen zuverlässig verhindert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schraubverbindung mit Überwurfmutter der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß ein unbeabsichtigtes Lösen der Anschlußteile vermieden und ein gezieltes Lösen der Anschlußteile mit geringem Aufwand ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Sperrelement federnd gegenüber der Mutter angeordnet ist und die Rastung im Bereich des mit der Mutter versehenen Anschlußteiles angeordnet ist sowie im Bereich der Rastung Zähne angeordnet sind, die Zahnflanken aufweisen, die jeweils aus einer mit einer geringen Neigung versehenen Auflaufflanke und einer mit einer relativ zu einer an der Rastung anliegenden Tangente mit einer starken Neigung ausgestatteten Sperrflanke ausgebildet sind.

Die gegenüber der Mutter federnde Anordnung des Sperrelementes ermöglicht es, das Sperrelement bei einem Aufschrauben der Mutter auf das Außengewinde entlang der Rastung zu bewegen und bei einer geeigneten Ausbildung der Rastung bzw. des Sperrelementes ein Zurückdrehen der Mutter zu vermeiden. Durch die lösbare Beaufschlagung der Rastung durch das Sperrelement kann das Sperrelement von der Rastung abgehoben und dadurch ein Zurückdrehen der Mutter ermöglicht werden. In diesem gegenüber der Rastung angehobenen Zustand des Sperrelementes ist eine freie Beweglichkeit der Mutter relativ zum Außengewinde möglich, die ein Abschrauben der Mutter vom Außengewinde und somit eine Trennung der Anschlußteile zuläßt. Aufgrund der zentrischen Anordnung der Rastung bezüglich der Anschlußlängsachse erfolgt innerhalb des Rastungsbereiches eine gleichmäßige Beaufschlagung der Rastung vom Sperrelement und damit eine gleichmäßige Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen der Mutter.

Ein leichtgängiges Aufschrauben der Mutter auf das Außengewinde und eine Verhinderung eines unbeabsichtigten Lösens der Mutter wird dadurch ermöglicht, daß die Zähne Zahnflanken aufweisen, die jeweils aus einer mit einer geringen Neigung versehenen Auflaufflanke und einer mit einer relativ zu einer an der Rastung anliegenden Tangente mit einer starken Neigung ausgestatteten Sperrflanke ausgebildet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß das Sperrelement über einen Sperrhebel mit der Mutter verbunden ist, der im wesentlichen u- förmig ausgebildet ist und sich mit einem Seitenschenkel ausgehend von der Mutter im wesentlichen senkrecht zur Mutter und mit einem anderen Seitenschenkel im wesentlichen senkrecht zur Rastung erstreckt. Durch diese u-förmige Ausbildung des Sperrhebels kann eine federnde Anordnung des Sperrelementes gegenüber der Mutter ohne zusätzliche Bauteile ermöglicht werden. Die Federungseigenschaften resultieren bei einer derartigen Ausbildung im wesentlichen aus der Eigenelastizität eines u-förmigen Profils.

Zur Erleichterung der Einleitung von das Sperrelement gegenüber der Rastung anhebenden Kräften wird vorgeschlagen, daß der der Rastung zugewandte Seitenschenkel im Bereich seiner der Mutter abgewandten Ausdehnung eine Oberflächenstruktur aufweist, die im wesentlichen aus einer etwa parallel zur Rastung angeordneten Riffelung ausgebildet ist.

Eine kompakte Ausführung des Steckverbinders wird dadurch erzielt, daß das Sperrelement über einen Sperrhebel mit der Mutter verbunden ist, der im wesentlichen als ein einen wesentlichen Bereich der Rastung etwa zentrisch umschließendes bogenförmiges Element ausgebildet ist. Die federnden Eigenschaften resultieren bei dieser Ausbildung daraus, daß das bogenförmige Element elastische Eigenschaften entsprechend einem Spiralfedersegment aufweist.

Zur Verringerung des Baugewichtes sowie des Bauvolumens ist es auch möglich, daß das Sperrelement über einen Sperrhebel mit der Mutter verbunden ist, der im wesentlichen als ein die Rastung in einem Bereich von etwa 180 Grad ihrer Ausdehnung im wesentlichen zentrisch und bogenförmig umschließendes Element ausgebildet ist.

Ein Anheben des Sperrelementes mit Hilfe eines Werkzeuges kann dadurch erleichtert werden, daß im Bereich der dem Sperrelement zugewandten Ausdehnung des Sperrhebels eine Ausnehmung angeordnet ist, die sich im wesentlichen parallel zur Rastung sowie im wesentlichen in Richtung der Anschlußlängsachse erstreckt. In diese Ausnehmung kann beispielsweise mit einem spitzen Werkzeug oder mit einem Schraubendreher eingegriffen und der Sperrhebel gemeinsam mit dem Sperrelement gegenüber der Rastung angehoben werden.

Zur Ermöglichung der Blockierung eines unbeabsichtigten Lösens der Mutter bei beliebigen Rotationsorientierungen relativ zum Außengewinde wird vorgeschlagen, daß die Rastung Zähne aufweist, die ringförmig entlang der Rastung angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform, bei der innerhalb eines vorgegebenen Bewegungsintervalles eine Relativbewegung der Mutter zum Außengewinde zulässig ist und lediglich eine vollständige Lösung der Mutter vom Außengewinde verhindert werden muß, ist es auch möglich, daß die Rastung in einem Bereich ihrer Ausdehnung mit Zähnen versehen ist und ein anderer Bereich ihrer Ausdehnung zahnfrei ausgebildet ist.

Eine preiswerte Fertigung unter Verwendung von einer geringen Anzahl von Bauelementen kann dadurch ermöglicht werden, daß der Sperrhebel an die Mutter angespritzt ist. Zur Gewährleistung eines zuverlässigen Eingriffes des Sperrelementes in die Rastung wird vorgeschlagen, daß das Sperrelement eine der Rastung zugewandt angeordnete Verjüngung aufweist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt einer Schraubverbindung mit u-förmigem Sperrbügel,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt einer winkelförmigen Schraubverbindung,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Schraubverbindung mit etwa kreisförmigem Sperrhebel,

Fig. 5 einen Querschnitt gemäß Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer winkelförmigen Schraubverbindung mit etwa kreisförmigem Sperrhebel,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Schraubverbindung mit etwa halbkreisförmigem Sperrhebel,

Fig. 8 einen Querschnitt gemäß Linie IIX-IIX der Fig. 7,

Fig. 9 eine Seitenansicht einer winkelförmigen Schraubverbindung mit etwa halbkreisförmigem Sperrhebel,

Fig. 10 eine Seitenansicht einer Schraubverbindung mit einer entlang eines im wesentlichen halbkreisförmigen Segmentes angeordneten Rastung,

Fig. 11 einen Querschnitt gemäß Linie XI-XI der Fig. 10,

Fig. 12 eine Seitenansicht einer winkelförmigen Schraubverbindung mit einer entlang eines halbkreisförmigen Segmentes angeordneten Rastung,

Fig. 13 eine Seitenansicht einer Schraubverbindung mit zwei Sperrbügeln,

Fig. 14 einen Querschnitt gemäß Linie XIV-XIV der Fig. 13,

Fig. 15 eine Seitenansicht einer winkelförmigen Schraubverbindung mit zwei Sperrbügeln,

Fig. 16 eine Seitenansicht einer zwei Kabel miteinander verbindenden Schraubverbindung mit u-förmigem Sperrbügel,

Fig. 17 eine Seitenansicht einer weiteren Schraubverbindung und

Fig. 18 eine Seitenansicht einer Verzahnung der Rastung.

Eine Schraubverbindung (1), beispielsweise ein Winkel­ stecker oder eine Kontaktkupplung besteht im wesent­ lichen aus jeweils einer elektrischen Leitung (2, 3) zugeordneten Anschlußteilen (4, 5), in deren Bereich Stecker und Buchsen angeordnet sind. Das Anschlußteil (4) ist mit einem Außengewinde (6) versehen und im Be­ reich des Anschlußteiles (5) ist eine Mutter (7) rota­ tionsfähig gelagert. Im Bereich eines Formteiles (8) ist einer der elektrischen Leiter (2, 3) in den Bereich des Anschlußteiles (5) geführt. Im Bereich ihrer einer Anschlußlängsachse (9) abgewandten Begrenzung ist die Mutter (7) mit einer ihr Aufschrauben auf das Außenge­ winde (6) erleichternden Riffelung (10) versehen. In einem dem Formteil (8) zugewandten Bereich des An­ schlußteiles (5) ist eine Rastung (11) vorgesehen, die sich mindestens bereichsweise zentrisch zur Anschluß­ längsachse (9) erstreckt und Zähne (12) aufweist, die mit Auflaufflanken (13) sowie Sperrflanken (14) verse­ hen sind. Die Auflaufflanken (13) sind in einer einer Aufschraubbewegung der Mutter (7) auf das Außengewinde (6) abgewandten Richtung angeordnet. Die Sperrflanken (14) begrenzen die Zähne im Bereich von Seiten, die in Richtung der Aufschraubbewegung der Mutter (7) auf das Außengewinde (6) ausgerichtet sind. Relativ zur Rich­ tung der Aufschraubbewegung der Mutter (7) auf das Außengewinde (6) weisen die Auflaufflanken (13) einen geringen Anstiegswinkel und die Sperrflanken (14) einen steilen Anstiegswinkel auf. Insbesondere ist daran ge­ dacht, die Sperrflanken (14) im wesentlichen senkrecht zu einer an der Rastung (11) anliegenden Tangente anzu­ ordnen.

In die Rastung (11) greift ein Sperrelement (15) mit einer Verjüngung (16) ein. Das Sperrelement (15) ist über einen Sperrhebel (17) mit der Mutter (7) verbun­ den, der vorteilhafterweise als ein an die Mutter (7) angespritztes Teil ausgebildet ist. Das Anschlußteil (5) kann als ein sich im wesentlichen entlang der An­ schlußlängsachse (9) erstreckendes Linearteil (18) oder ein eine abgewinkelte Zufuhr eines der elektrischen Leiter (2, 3) zulassendes Winkelteil (19) ausgebildet sein.

Bei einer Ausführung gemäß den Fig. 1 bis 3 ist der Sperrhebel (17) als ein U-Profil (20) ausgebildet, das sich im wesentlichen senkrecht zur Anschlußlängsachse (9) erstreckende Seitenschenkel (21, 22) sowie ein die Seitenschenkel (21, 22) miteinander verbindendes und sich im wesentlichen parallel zur Anschlußlängsachse (9) erstreckendes Joch (23) aufweist. Im Bereich des der Rastung (11) zugewandten Endes des Seitenschenkels (22) ist das Sperrelement (15) angeordnet.

Bei einer Ausführung gemäß den Fig. 4 bis 6 er­ streckt sich der Sperrhebel (17) im wesentlichen zentrisch zur Anschlußlängsachse (9) und umschließt die Rastung (11) im wesentlichen Bereich deren Ausdehnung. Der Sperrhebel (17) spannt dabei einen nahezu voll­ ständigen Kreisbogen auf. Im Bereich eines dem Sperr­ element (15) zugewandten Endes des Sperrhebels (17) ist eine Ausnehmung (24) angeordnet, die sich im wesent­ lichen zylindrisch in Richtung der Anschlußlängsachse (9) erstreckt und eine Einführung eines Handhabungs­ werkzeuges zuläßt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist im Bereich des Seitenschenkels (22) eine Riffe­ lung (25) vorgesehen, die sich im wesentlichen parallel zu einer im Bereich des Sperrelementes (15) an der Rastung (11) anliegenden Tangente erstreckt und die Einleitung von das Sperrelement (15) gegenüber der Rastung (11) anhebenden Kräften erleichtert.

Bei der Ausführung gemäß den Fig. 7 bis 9 umschließt der Sperrhebel (17) die Rastung (11) im wesentlichen entlang eines halbkreisförmigen Segmentes. Auch bei dieser Ausführungsform ist im Bereich des dem Sperr­ element (15) zugewandten Endes des Sperrhebels (17) eine Ausnehmung (24) angeordnet. Bei einer Ausführung gemäß den Fig. 10 bis 12 erstreckt sich die Rastung (11) nicht entlang eines geschlossenen Kreisbogens, sondern lediglich im Bereich eines im wesentlichen halb­ kreisförmigen Segmentes. Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 13 bis 15 sind zwei jeweils ein Sperrele­ ment (15) halternde U-Profile (20) vorgesehen. Hier­ durch wird eine gleichmäßige Einleitung von die Mutter (7) fixierenden Halterungskräften ermöglicht.

Die Zahnflanken können die Zähne (12) in Form eines gleichschenkligen Dreiecks begrenzen. Bei einer Aus­ bildung entsprechend Fig. 18 mit Auflaufflanken (13) und Sperrflanken (14) ist jedoch auch eine Ausbildung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks möglich. In die Rastung (11) kann das Sperrelement (15) rechtwinklig oder schräg eingreifen.

Claims (10)

1. Schraubverbindung mit Überwurfmutter, insbesondere in Luft- und Raumfahrtfahrzeugen, bestehend aus zwei zugeordneten Anschlußteilen, die miteinander verbindbar sind sowie aus einem im Bereich eines der Anschlußteile angeordneten Außengewinde und einer im Bereich des anderen Anschlußteiles angeordneten Mutter gebildet ist, und bei der ein federnd angeordnetes Sperrelement lösbar in eine Rastung eingreift und sich im wesentlichen zentrisch zu einer Anschlußlängsachse erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (15) federnd gegenüber der Mutter (7) angeordnet ist und die Rastung (11) im Bereich des mit der Mutter (7) versehenen Anschlußteiles angeordnet ist sowie im Bereich der Rastung (11) Zähne (10) angeordnet sind, die Zahnflanken aufweisen, die jeweils aus einer mit einer geringen Neigung versehenen Auflaufflanke (13) und einer mit einer relativ zu einer an der Rastung (11) anliegenden Tangente mit einer starken Neigung ausgestatteten Sperrflanke (14) ausgebildet sind.

2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (15) über einen Sperrhebel (17) mit der Mutter (7) verbunden und u-förmig ausgebildet ist, wobei sich der Sperrhebel mit einem Seitenschenkel (21) ausgehend von der Mutter (7) im wesentlichen senkrecht zur Mutter (7) und mit seinem anderen Seitenschenkel (22) im wesentlichen senkrecht zur Rastung (11) erstreckt.

3. Schraubverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der Rastung zugewandte Seitenschenkel (22) im Bereich seiner der Mutter (7) abgewandten Ausdehnung eine Oberflächenstruktur aufweist, die als eine etwa parallel zur Rastung (11) angeordnete Riffelung (25) ausgebildet ist.

4. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (15) über einen Sperrhebel (17) mit der Mutter (7) verbunden ist, der als ein einen Bereich der Rastung (11) etwa zentrisch umschließendes bogenförmiges Element ausgebildet ist.

5. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (15) über einen Sperrhebel (17) mit der Mutter (7) verbunden ist, der als ein die Rastung (11) in einem Bereich von etwa 180 Grad ihrer Ausdehnung im wesentlichen zentrisch und bogenförmig umschließendes Element ausgebildet ist.

6. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der dem Sperrelement (15) zugewandten Ausdehnung des Sperrhebels (17) eine Ausnehmung (24) angeordnet ist, die sich parallel zur Rastung (11) sowie in Richtung der Anschlußlängsachse (9) erstreckt.

7. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastung (11) Zähne (12) aufweist, die ringförmig entlang der Rastung (11) angeordnet sind.

8. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastung (11) in einem Bereich ihrer Ausdehnung mit Zähnen (12) versehen ist und in einem anderen Bereich ihrer Ausdehnung zahnfrei ausgebildet ist.

9. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrhebel (17) an die Mutter (7) angespritzt ist.

10. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (15) eine der Rastung (11) zugewandt angeordnete Verjüngung (16) aufweist.