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1. WO2020156749 - SYSTÈME DE RACCORDEMENT

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Anschlusssvstem

Beschreibung

Die Erfindung geht aus von einem Anschlusssystem, bestehend aus einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement, sowie einem Verbin dungselement, welches das erste Anschlusselement und das zweite Anschlus selement miteinander verbindet.

Derartige Anschlusssysteme werden benötigt um technische Geräte miteinander zu verbinden und so eine Übertragung von Daten und Energie zwischen den tech nischen Geräten zu ermöglichen. Je nach Anwendungsfall, Umweltbedingungen und technischen Anforderungen an die technischen Geräte sind unterschiedliche technische Anforderungen an das Anschlusssystem gestellt.

Stand der Technik

In verschiedenen aus dem Stand der Technik bekannten Anschlusssystemen sind beispielsweise Anschlusselemente bekannt, welche als Steckverbinder ausgeführt sind. Durch die Kontaktierung mit entsprechenden Gegensteckverbindern an den technischen Geräten wird so eine Anschlussverbindung zwischen den technischen Geräten ermöglicht. Anwendungsfälle können sowohl in der Industrie, in der Medi zin oder auch im Endkundenbereich liegen. Dabei kann die Verbindung flexibel o-der starr ausgebildet sein, gegen Umwelteinflüsse geschützt oder vibrationssicher ausgebildet sein.

Bei den bekannten Anschlusssystemen wird zumeist ein Kabel, welches elektri sche und/oder optische Leitungen und/oder Fluidleitungen führt, mittels Kabelver schraubungen an Steckverbindern befestigt. Diese Kabelverschraubungen beste hen aus einem elastisch verformbaren Ring, welcher das Kabel umschließt und mittels einer mechanischen Vorrichtung an dieses gepresst wird und so eine me chanische Verbindung erzeugt. Nachteilig an derartigen Kabelverschraubungen ist, dass diese sehr schwer umweltdicht hergestellt werden können. In der Erfah rung des Anwenders liegt es, ob die Verschraubung entweder zu fest ist, was eine

BESTATIGUNGSKOPIE

Schädigung des Kabels nach sich ziehen würde, oder die Verschraubung zu locker ist, wodurch keine umweltdichte Verbindung hergestellt werden kann. Den korrekten Punkt einer sicheren Verschraubung zu finden ist für den Anwender kaum möglich.

Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung wird nicht durch eine Kabelverschraubung realisiert, sondern durch den Verguss des Kabelendes im Steckverbinder. Dabei wird ein offenes Ende des Kabels in eine Kammer am Steckverbinder gelegt und mit einer aushärtenden Masse vergossen. Nachteilig dabei ist, dass diese Verbindung sehr unflexibel ist. Eine derartige Verbindung kann nur einmal hergestellt werden. Zum Lösen muss zumindest der Verguss, wenn nicht sogar das ganze Kabelende und der Steckverbinder zerstört werden.

Alle aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haben nachteilig gemein, dass das gesamte Kabel, mit allen darin befindlichen Komponenten und Leitungen, am Steckverbinder fixiert sind. Dies ist vor allem dann von Nachteil, wenn die Komponenten und Leitungen unterschiedliche Elastizitäten und Zugfestigkeiten aufweisen. So haben beispielsweise Glasfaserleitungen eine geringere Zugfestigkeitsgrenze als Kupferleitungen oder voll elastische Fluidleitungen, welche sehr weit gestreckt werden können. Besonders problematisch ist die Verwendung von Leitungen mit stark unterschiedlichen Elastizitätsmodulen.

Dies kann dazu führen, dass beim Einfluss einer Zugkraft auf die Leitung einzelne Leitungen nur gedehnt werden, während andere Leitungen ihre Streckgrenze überschreiten und eine ungewollte, plastische Verformung erfahren oder sogar rei ßen. Dies kann besonders dann Vorkommen, wenn die Leitung an den Steckverbindern belastet wird und somit an der Kabelbefestigung Zug auf das Kabel und die innenliegenden Leitungen ausgeübt wird.

Aufgabenstellung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anschlusssystem vorzustellen, welches die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Anschlusssystemen überwindet. Gleichzeitig soll das Anschlusssystem einfach zu montieren, flexibel und schnell einsetzbar, sowie kostengünstig sein und eine Überbelastung von Elementen vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Anschlusssystem des Anspruch 1 gelöst, bestehend aus zumindest einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement, sowie einem Verbindungselement, wobei das Verbindungselement aus zumindest einem Innenelement sowie ein, das Innenelement umgebenden Außenelement besteht, und wobei das Verbindungselement das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement verbindet.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Anschlusssystem, bestehend aus einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement. Das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement sind über ein Verbindungselement miteinander verbunden. Das Verbindungselement besteht aus einem Innenelement und einem Außenelement. Dabei ist das Außenelement ein langgestrecktes Element ausgebildet. Das ebenfalls als langgestreckte Element ausgebildete Innenelement ist vom Außenelement umgeben und in diesem aufgenommen. Das Außenelement übernimmt vorranging eine Schutzwirkung für das Innenelement.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass Außenelement als Kabelmantel oder Schlauch auszubilden. Diese aus dem Stand der Technik bekannten Ausführung ermöglich einen besonders guten Schutz vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Schmutz oder Krafteinwirkung mit stumpfen oder spitzen Gegenständen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Innenelement im Außen element frei beweglich angeordnet. Das heißt, dass das Innenelement sich im Außenelement flexibel seitlich und/oder der Länge der langgestreckten Elemente entlang bewegen kann.

Eine weitere, erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass das Innenelement als mindestens eine Leitung ausgebildet ist. Dabei ist das Innenelement in einer zweckmäßige Ausführungsform aus mehreren, unterschiedlichen Leitungen gebildet. Die Leitungen sind vorzugsweise zur Übertragung von Energie und Da ten vorgesehen.

Entsprechend sind als zweckmäßige Leitungen solche vorgesehen, welcher zur Übertragung von Energie und Daten geeignet sind. Vorzugsweise sind dies elektrische Leitungen zur Übertragung von elektrischer Energie oder elektrischen Signa len und Daten, optische Leitungen zur Übertragung von optischen Signalen und Daten, aber auch Strahlung, sowie Fluidleitungen zur Übertragung von fließfähigen Medien und beispielsweise thermischer Energie.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unterscheiden die unterschiedlichen Leitungen des Innenleiters sich in ihren mechanischen Eigenschaften. Von besonderem Vorteil ist hier ein unterschiedliches Elastizitätsmodul der einzelnen Leitungen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Eigenschaften so kombiniert werden, dass eine Leitung ein besonders hohes Elastizitätsmodul auf weist. Dadurch ist gewährleistet, dass diese eine Leitung besonders viel Zugkraft aufnehmen kann. Andere Leitungen, mit geringerem Elastizitätsmodul, können so geschützt und eine Verformung durch Dehnung über das linear-elastische Verhalten der Leitungen hinaus verhindert werden.

Durch eine solche, zweckmäßige Kombination von Leitungen kann das Verbindungselement auch filigrane, mechanisch nicht stark belastbare Elemente und Leitungen aufweisen. Eine Beschädigung dieser Leitungen durch äußeren, mechani schen Einfluss, speziell Zugkräfte auf das Anschlusssystem, kann so minimiert o- der sogar eliminiert werden, indem die Kraft von der Leitung mit dem höchsten Elastizitätsmodul aufgenommen wird.

Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Elastizitätsmodul des Außenelements geringer ist, als das Elastizitätsmodul von zumindest einer der Leitungen des Innenelements. So kann gewährleistet werden, dass das Außenelement, also der Mantel des Systems, keine Zugkräfte aufnehmen muss.

Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn ein Mantel mit hoher mechanischer Quer-Stabilität vorgesehen ist. D.h. ein Mantel der hohe Querkräfte, aber kaum Längskräfte aufnehmen kann.

Um eine Kraftübertragung auf eine der Leitungen zu ermöglichen, sieht eine wei tere Ausführungsform vor, dass zumindest eine der Leitungen kraftschlüssig mit dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement verbunden ist. So ist die Übertragung eine Kraft, die auf eines der Anschlusselemente einwirkt, auf das Verbindungselement und auf das weitere Anschlusselement möglich.

Auch kann eine Kraft, die direkt auf das Verbindungselement einwirkt, auf eines der Anschlusselemente übertragen und abgeleitet werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Kraftübertragung vom ersten Anschlusselement auf das zweite Anschlusselement über die Leitung mit dem größten Elastizitätsmodul erfolgt. Das bedeutet, dass zumindest die Leitung mit dem größten Elastizitätsmodul eine mechanisch kraftschlüssige Verbindung mit sowohl dem ersten Anschlusselement, als auch mit dem zweiten Anschlussele ment aufweist. So kann gewährleistet werden, dass eine auftretende Zugkraft im mer über die Leitung übertragen wird, die die geringste Dehnung erfährt. Alle an deren Leitungen werden somit nicht über ihre Dehnungsgrenze gestreckt.

In einer weiteren Ausführungsform sind Kupplungselemente vorgesehen, welche die Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem ersten Anschlussele ment sowie die Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem zweiten Anschlusselement ermöglichen. Dabei sind die Kupplungselemente derart ausge bildet, dass sie zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen Verbindungselement und Anschlusselement geeignet sind. Gleichzeitig stellen die Kupplungselemente eine umweltdichte Verbindung zwischen Anschlusselementen und Verbindungs element dar.

Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass das Kupplungselement aus einem elastisch verformbarem Material besteht. Hierzu ist bevorzugt ein Polymer geeignet, welches beispielsweise als Quetschdichtung ausgebildet ist. Dabei wird das Kupplungselement am Anschlusselement eingespannt und gepresst, während die Verbindungselement an oder in dem Kupplungselement aufgenommen sind.

Vorzugsweise verfügt das Kupplungselement über zumindest eine durchgehende Öffnung zur Aufnahme der zumindest einen Leitung des Innenelements. In der

Öffnung wirkt eine radiale Dichtflächen auf die Leitung ein und stellt so eine umweltdicht, kraftschlüssige Verbindung her.

Für die Verbindung des Außenelements mit dem Anschlusselement verfügt das Kupplungselement in einer weiteren Ausführungsform zusätzlich über zumindest eine axiale Dichtfläche. An dieser axialen Dichtfläche kann das Außenelement beispielsweise über einen Flansch an das Kupplungselement gepresst werden.

Erfindungsgemäß ist verfügt das Kupplungselement über die gleiche Anzahl von Öffnungen, wie das Innenelement Leitungen aufweist. Jeweils eine der Leitungen ist in einer der Öffnungen aufgenommen. Dabei sieht eine besondere Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Leitungen in den Öffnungen unterschiedliche Kraftschlüsse aufweisen. Das heißt, dass das die Leitung mit dem größten Elastizitätsmodul auch den größten, mechanischen Kraftschluss im Kupplungselement aufweist. Durch diese, erfindungsgemäßen Anschluss der Leitungen am Kupplungselement wird sichergestellt, dass eine auftretende, axiale Zugkraft entlang des Anschlusssystems immer von der Leitung mit dem größten Elastizitätsmodul aufgenommen wird. Eine Schädigung der übrigen Leitungen sowie des Außenelements kann somit verhindert werden.

Um eine mögliche umweltdichten Anschluss des Außenelements am Kupplungselement zu ermöglichen ist in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ein Flansch an den Enden des Außenelements vorgesehen. Dieser kann auf- oder eingepresst, verklebt oder auf eine andere, aus dem Stand der Technik bekannte Weise am Außenelement angebracht sein. Durch die Verwendung eines Flansches kann das Außenelement einfach zum Beispiel mittels einer Überwurfmutter oder einem Hinterschnitt am Anschlusselement angebracht und gehalten werden. Gleichzeitig kann der Flansch an einer axialen Dichtfläche am Kupplungselement anliegen und hier mittels einer ausreichenden Andruckkraft eine umweltdichte Verbindung zwischen dem Außenelement und dem Anschlusselement gewährleisten.

Durch die in der Erfindung genannten Ausführungsformen wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft gelöst. Die Erfindung ermöglicht eine umweltdichte Verbindung von zwei Anschlusselementen. Gleichzeitig ist eine

Kraftübertragung von dem ersten Anschlusselement auf das zweite Anschlussele ment sichergestellt, ohne dass dabei Leitungen des Innenelements verletzt oder beschädigt werden. Die Erfindung stellt eine stets sichere Kraftübertragung, vom ersten Anschlusselement zum zweiten Anschlusselement bereit, ohne dabei Leitungen oder das Außenelement zu beeinträchtigen.

Ausführungsbeispiel

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Ein erfindungsgemäßes Anschlusssystem in einer Funktionsdarstellung; Fig. 2 ein weiteres, erfindungsgemäßes Anschlusssystem in einer Funktionsdarstellung;

Fig. 3 eine Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements im Schnitt; und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Anschlusselements mit verbundenem Verbindungselement.

Die Figur 1 zeigt eine Funktionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Anschlusssystems. Das Anschlusssystem besteht im Wesentlichen aus einem ersten Anschlusselement 1 , einem zweiten Anschlusselement 2 sowie einem Verbindungselement 3. Das Verbindungselement 3 ist dabei als langgestrecktes Element ausbildet. Vorzugsweise kann das Verbindungselement 3 ein Kabel, Schlauchpaket oder ähnliches sein.

Das Verbindungselement 3 verfügt über zwei gegenüberliegende Enden, welche jeweils mit einem der Anschlusselemente 1 , 2 verbunden ist. Die Anschlusselemente 1 , 2 sind bevorzugt als beispielsweise Steckverbinder, Kabelenden oder Anschlussdosen ausgebildet. Dabei ist das Verbindungselement 3 an den ersten Anschlusselement 1 und dem zweiten Anschlusselement 2 angeschlossen und mit diesem kontaktiert.

In den Anschlusselementen 1 , 2 vorgesehene Kontaktelemente sind zur weiteren Kontaktierung und Übertragung vorgesehen. Dabei ist das Anschlusssystem zur Übertragung von Signalen, Daten und Energie vorgesehen. Je nach Konfektionierung können elektrische Signale und/oder Energie, optische Signale und/oder Energie und/oder ein Fluidstrom übertragen werden.

Ein weiteres, erfindungsgemäßes Anschlusssystem als Funktionsdarstellung ist in der Figur 2 gezeigt. Ergänzend zu dem in Figur 1 gezeigten Anschlusssystem verfüg dieses zusätzlich über zwei Kupplungselemente 6. Die Kupplungselemente 6 sind zwischen dem ersten Anschlusselement 1 und dem Verbindungselement 3, sowie zwischen dem zweiten Anschlusselement 2 und dem Verbindungselement 3 vorgesehen.

Die Kupplungselemente 6 sind dabei als Bindeglied zwischen Verbindungselement 3 und dem ersten Anschlusselement 1 und dem zweiten Anschlusselement 2 ausgelegt. Die Kupplungselemente 6 stellen sowohl die mechanische Verbindung als auch eine umweltdichte Verbindung her.

Die Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 3 als Detailansicht im Schnitt. Das Verbindungselement 3 besteht aus einem Außenelement 4 und einem Innenelement 5. Dabei ist das Innenelement 5 frei beweglich im Außenele-ment 4 angeordnet und wird von diesem vollständig umgeben.

Das Innenelement 5 ist aus drei Leitungen 5a, 5b, 5c gebildet. Die drei Leitungen 5a, 5b, 5c sind im Außenelement 4 angeordnet und in diesem frei beweglich. Die Leitung 5a ist eine elektrische Leitung, zur Übertragung von elektrischen Signalen, Daten und Energie. Die Leitung 5b ist als optische Leitung für die Übertragung von optischen Signalen, Daten und Energie ausgelegt. Die als Fluidleitung ausgelegte Leitung 5c ist für die Übertragung von fließfähigen Medien vorgesehen.

In der Figur 4 ist eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Anschlussele-ments 1 mit verbundenem Verbindungselement 3 dargestellt. Das Verbindungselement 3, im rechten Bereich dargestellt, ist mit dem dargestellten Ende in eine Aufnahme des Anschlusselements 1 geführt. Der Übersicht halber, ist vom Innenelement 5 des Verbindungselements 3 nur eine Leitung 5a‘ dargestellt. Die Leitung 5a‘ ist zugleich die erfindungsgemäße Leitung mit dem größten Elastizitäts-modul, gegenüber den anderen, nicht dargestellten Leitungen 5b, 5c.

Das Außenelement 4 des Verbindungselements 3 ist als Schlauch ausgeführt. Im Außenelement 4 sind die Leitungen 5a‘, sowie 5b und 5c (nicht dargestellt), aufge nommen. Axial am Ende des Außenelement 4 ist ein Flansch 4a am Außenele ment 4 vorgesehen. Der Flansch 4a verfügt über eine Hülse, welche in das freie Ende des Außenelements 4 eingeführt und fest mit dem Außenelement 4 verbun den ist.

Der Flansch 4a ist so ausgebildet, dass er an einer Verjüngung im Anschlussele ment 1 gehalten wird. An der dem Verbindungselement 3 abgewandten Seite hat der Flansch 4a eine Fläche, welcher zur umweltdichten Kontaktierung mit dem Kupplungselement 6 ausgebildet ist.

An der dem Verbindungselement 3 abgewandten Seite des Flansches 4a ist ein Kupplungselement 6 angeordnet. Das kreisförmig ausgebildete Kupplungselement 6 verfügt über hier zwei dargestellt Öffnungen 7. Dabei ist in der einen Öffnung 7 die Leitung 5a‘ aufgenommen, wobei die zweite Öffnung 7 im Schnitt nur halb dar gestellt ist.

Mittels einer Verschraubung 8 am Anschlusselement 1 wird das Kupplungsele ment 6 an den Flansch 4a gepresst. Durch das Anpressen wird das Kupplungsele ment 6 gestaucht, wodurch gleichzeitig eine radiale Verformung des Kupplungs element 6 erzeugt wird. Diese radiale Verformung sorgt für eine kraftschlüssige Verbindung der Leitung 5a‘ in der Öffnung 7. Gleichzeitig wird durch das Anpres sen des Kupplungselement 6 an den Flansch 4a zwischen dem Kupplungselement 6 und dem Flansch 4a eine umweltdichte Verbindung hergestellt.

Der erfindungsgemäße Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch Leitungen 5a, 5b, 5c mit unterschiedlichen Elastizitätsmodulen die gesamte axial wirkende Kraft auf das Anschlusssystem von einer Leitung 5a‘ aufgenommen werden kann. Durch eine zweckmäßige Auslegung der Durchmesser der Öffnungen 7 kann so sichergestellt werden, dass die Leitung 5a‘ die größte Kraft auf das Kupplungsele ment 6 überträgt. Dadurch ist gewährleistet, dass empfindliche Leitungen 5a, 5b, 5c nicht überdehnt, zu sehr gestreckt oder verletzt werden können.

Anschlusssvstem

Bezugszeichenliste

1 erstes Anschlusselement

2 zweites Anschlusselement

3 Verbindungselement

4 Außenelement

4a Flansch

5 Innenelement

5a elektrische Leitung

5b optische Leitung

5c Fluidleitung

6 Kupplungselement

6a radiale Dichtfläche

6b axiale Dichtfläche

7 Öffnung