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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich allgemein
auf das Gebiet der elektrischen Verbinder, und zwar insbesondere
auf einen 90° Scherverbinder,
bei dem die Kontakte in Gruppen zu unterschiedlichen Zeiten "geschert" werden, um so die
Scherkraft zu minimieren, wobei die individuellen Kontaktstärken oder
Festigkeiten maximiert werden. Der erfindungsgemäße Scherverbinder ist insbesondere
zur Verwendung als ein Nabelschnurverbinder für eine Raketenabschussvorrichtung
geeignet.
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2. Beschreibung von verwandter
Technik
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Die elektrische Verbindung zwischen
einer abzuschießenden
Rakete und einer entsprechenden Abschussvorrichtung wird in konventioneller
Weise vorgesehen durch eine Nabelschnurleitung, die sich von der
Abschussvorrichtung zu der Rakete erstreckt. Die Nabelschnurleitung
ist derart ausgelegt, dass sie von der Rakete dann wegbricht, wenn
keine elektrische Verbindung mehr benötigt wird und bevor die Nabelschnurleitung
den Abhub stören
oder die Abschussvorrichtung beschädigen kann.
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Wegbrech- oder Trennverbinder wurden
für diesen
Zweck mindestens seit den 1950er Jahren verwendet. Das Atlasabschussfahrzeugsystem,
welches in dem bemannten Raumprogramm "Mercury" verwendet wurde, verwendete beispielsweise
Elektromagnete innerhalb des Verbinders, die derart ausgelegt waren,
dass sie beim Abschuss außer
Eingriff kommen, wohingegen bei dem Raketensystem "Minuteman" pyrotechnische (Zünder) Ladungen
verwendet wurden, um die Trennung und das Wegbrechen zu erreichen.
Zahlreiche andere Wegbrechanordnungen wurden ebenfalls vorgeschlagen
oder verwendet, und zwar einschließlich von Anordnungen, die
das Scheren oder Wegbrechen des Verbindermantels oder des Kupplungsmechanismus
involvieren, um zu gestatten, dass die zusammengesteckten Kontakte
voneinander getrennt werden, wobei auch Scher- oder Trennverbinder
bekannt sind, die derart ausgelegte Kontakte aufweisen, dass ein Scheren
oder Trennen entlang einer vorbestimmten Scherebene erfolgt, anstelle
des Herausziehens des während
der Kupplung zusammenpassenden Verbinders.
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Nachdem Raketensysteme fortschreitend auf
computerisierte Abschussvorrichtungen vertrauen, ergab sich für die Nabelschnurverbindung
eine erhöhte
Anwendung, was zur Folge hatte, dass die Kontaktdichten der Nabelschnurleitungsverbinder stets
anstiegen. Infolgedessen traten beispielsweise folgende Probleme
auf: Abschirmung, umgebungsmäßige Abdichtung
und Verhinderung von Kurzschlüssen
während
des Wegbrechens; diese Probleme werden in adäquater Weise durch bekannte
Verbinderanordnungen angesprochen, wobei stärkere Anforderungen dazu führten, dass
kompliziertere Konstruktionen benötigt wurden. Zünderanordnungen
und elektromechanische Freigabeanordnungen, die bei den Atlas- und
Minuteman-Systemen gut arbeiteten sind schwer bei einer hohen Dichte
aufweisenden Verbindern zu implementieren, die aber notwendig ist
für moderne
taktische Raketensysteme, wohingegen die früheren Scherverbinderkonstruktionen
Kontaktanordnungen verwendeten, die vollständig ungeeignet für Raketensysteme
sind, welche Hochdichtedatenverbindungen benötigen.
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Zwei Beispiele von bekannten Scherverbinderanordnungen
der oben erwähnten
Bauart sind in den folgenden U.S. Patenten offenbart: 2,951,421 und
4,863,397, wobei letzteres als der am nächsten kommende Stand der Technik
angesehen wird. U.S. Patent 2,951,421 beschreibt einen Verbinder,
bei dem das Scheren dadurch erreicht wird, dass man perforierte
Bandkontakte verwendet, die derart ausgelegt sind, dass sie beim
Starten auseinanderreißen,
während
U.S. Patent 4,863,397 für
eine Benzinpumpe konstruiert ist und nicht für eine Raketenabschussvorrichtung
und in diesem Zusammenhang einen Verbinder beschreibt, der Nuten
im Mantel aufweist, die für
den Schervorgang ausgelegt sind, und zwar gefolgt von dem Auseinanderbrechen
der Kontakte entlang einer Ebene die durch die Nuten in dem Mantel
definiert ist. Beispiele von nichtscherenden Wegbrechverbindern
für verschiedene
Zwecke sind in den folgenden U.S. Patenten beschrieben: 4,138,181;
4,490,002; 4,522,458 und 4,874,316.
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Keiner der in U.S. Patent 2,951,421
oder 4,863,397 offenbarten Scherverbinder ist für derzeitige Raketenabschusssysteme
geeignet. Abgesehen von einem Fehlen adäquater Abschirmung der nichtstandardisierten
Natur der Kontakte gemäß U.S. Patent
2,052,421 sieht keiner der in diesen Patenten offenbarten Scherverbinder
eine hinreichende Kontrolle oder Steuerung der Scherkräfte vor,
um sicherzustellen, dass ein sauberer Bruch in exakt dem richtigen
Moment während
des Abschusses erfolgt. Der Verbinder gemäß U.S. Patent 2,951,421 war
grundsätzlich
für eine
geringe Dichte aufweisende Leistungsverbindungen ausgelegt, wohingegen
der Bezinpumpenverbinder gemäß U.S. Patent
4,863,397 nicht nur eine relativ niedrige Kontaktdichte vorsieht sondern
auch eine Feder verwendet, um die Verbinder darauf folgend auf das
Scheren des Verbindermantels auseinander zu ziehen.
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Um die Scherkräfte besser zu steuern, und zwar
dadurch, dass man nicht auf den Schervorgang des Verbindermantels,
wie in U.S. Patent 4,863,397 vertraut oder allein auf Perforationen
in den Kontakten, wie in U.S. Patent 2,951,421 sich verlässt, und um
ferner eine Verbinderabdichtung, Erdung und Abschirmanordnungen,
die im U.S. Patent 4,863,397 und 2,951,421 nicht erforderlich sind
zu erreichen, wurde ein verbesserter Scherverbinder vorgeschlagen,
und zwar entsprechend der Darstellung gemäß den 7 bis 9,
als ein Teil des Programms zum Ersatz der derzeitigen RIM-7 Sea
Sparrow Rakete, die durch die Seestreitkräfte der U.S. und der NATO verwendet
wird. Obwohl die 7 bis 9 als Hintergrund für die vorliegende
Erfindung erwähnt
werden, sei bemerkt, dass diese Figuren nicht notwendiger Weise "Stand der Technik" offenbaren, da der
Erfinder im vorliegenden Fall ebenfalls primär für die Entwicklung des in den 7 bis 9 gezeigten Verbinders verantwortlich
war, der niemals produziert wurde.
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In dem Verbinder der 7 bis 9 wird
die Notwendigkeit des Scherens des Steckverbindermantels 100 dadurch
eliminiert, dass der Steckverbindermantel kurz vor der Scherebene 101 endet, und
ferner dadurch, dass ein zweiteiliger Steckverbindereinsatz 102, 103 innerhalb
des Verbindermantels vorgesehen ist, wobei der zusammenpassende oder
vordere Einsatz 102 und der hintere Einsatz 103 des
Verbindereinsatzes durch Scherstifte 104 zusammengehalten
werden, die integral mit dem Vordereinsatz 102 ausgeformt
sind, in Öffnungen 105 im Rückeinsatz
oder hinteren Einsatz 103 eingesetzt sind und durch ein
Klebemittel befestigt sind. Um eine saubere Bruchstelle an der Scherebene 101 zwischen
den vorderen und hinteren Einsätzen
darauf folgend auf das Scheren der Stifte 104 sicher zustellen,
hat der vorgeschlagene Verbinder auch die Merkmale des Kerbens oder
der Nutenbildung 106 der Steckverbinderkontakte 107,
wie dies in 8 gezeigt
ist, und ferner sind Mehrfachrampen 108 und entsprechende
Hohlräume
oder Vertiefungen 109 vorgesehen, um die relative Vertikalbewegung
der Kontakte und mögliche
Kurzschlüsse
der dem Scheren folgenden Raketenkontakte zu verhindern.
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Diese Konstruktion umfasst ferner
verschiedene Merkmale um sicherzustellen, dass die Erdkontinuität sichergestellt
ist, und zwar zwischen dem Stecker und dem Sockel bzw. Aufnehmer,
ferner wird die Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Interferenz
(EMI), die umgebungsmäßige Abdichtung
und die Leichtigkeit der anfänglichen
Zwischenverbindung von Stecker und Aufnehmer sichergestellt, und zwar
derart, dass ein Erdstreifen zwischen dem Steckverbindermantel 100 und
dem Aufnehmer oder Sockelverbindermantel 110 vorgesehen
ist. Wie beispielsweise in 9 gezeigt,
sind Stecker und Aufnehmer mit einer O-Ring Dichtung 111 und
einer Spannschraube 112 versehen, um den Vorderteil 102 des
Verbindereinsatzes am Aufnehmer mittels einer mit Gewinde versehenen Hülse 113 zu
befestigen, die in den Aufnehmereinsatz 114 eingeformt
ist, wobei ferner Stifte 115 sich vom Aufnehmereinsatz
aus erstrecken, um den Stecker und den Aufnehmer zu orientieren
oder polarisieren, um sicherzustellen, dass das ordnungsgemäße Zusammenpassen
der Steckverbinderkontakte 107 mit den Aufnehmerverbinderkontakten 116 erfolgt.
Um schließlich
den Zusammenbau zu erleichtern sind die Steckverbinderkontakte 107 in
zwei Abschnitte unterteilt, um den Zusammenbau der vorderen und
hinteren Einsätze 102, 103 zu
erleichtern, und zwar einschließlich
der gekerbten doppelendigen Kontaktstifte 117 eingeformt in
den vorderen Einsatzteil 102 und der hinteren Kontakthülse 118 eingepasst
in Öffnung 119 des
hinteren Einsatzteils 103.
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Obwohl viele der Merkmale des in
den 7 bis 9 gezeigten Verbinders in
dem Scherverbinder der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind,
hatten vorläufige
Tests am Verbinder der 7 bis 9 zur Folge, dass der Verbinder
nicht in der Lage war, sauber bei der erforderlichen Minimalkraft
zu scheren. Das Problem zeigte sich in der Unfähigkeit das Scheren der Scherstifte 104 in
adäquater
Weise zu steuern und der exzessiven Kraft, die erforderlich war,
um alle Kontakte 107 gleichzeitig zu scheren ohne die Kontakte
in unerwünschter
weise abzuschwächen.
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Infolgedessen wurde eine neue Struktur
oder ein neuer Aufbau benötigt,
um den vorderen Einsatzteil mit dem hinteren Einsatzteil in der
Weise zu verbinden, dass ein Scheren oder ein Bruch der Verbindung
bei einer vorbestimmten Kraft ermöglicht wird, und dass die Kraftgröße reduziert
wie die erforderlich ist, um die Kontakte zu trennen bzw. zu scheren,
wobei gleichzeitig die Kontakte eine hinreichende Festigkeit besitzen.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf beide diese Probleme,
wobei gleichzeitig die Merkmale der Stecker zu Aufnehmererdung,
der EMI Schutzfunktionen, der O-Ringabdichtung und die Leichtigkeit
der Verbindung beibehalten werden, die der Konstruktion gemäß den 7 bis 9 inne wohnen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist demgemäß ein erstes Ziel der vorliegenden
Erfindung die Probleme des in den 7 bis 9 gezeigten Scherverbinders
und von anderen bekannten Scherverbindern zu überwinden, und zwar dadurch,
dass ein verbesserter Aufbau vorgesehen wird, zur Anbringung eines
vorderen Steckverbindereinsatzes an einem hinteren Steckverbindereinsatz.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung die Probleme von bekannten Scherverbindern zu überwinden,
und zwar einschließlich
des Scherverbinders gemäß den 7 bis 9, und zwar dadurch, dass ein Aufbau
vorgesehen wird, der die Kraft reduziert, die notwendig ist, um
die Kontakte zu scheren, und zwar darauf folgend auf das Scheren der
vorderen und hinteren Einsatzverbindungsstruktur ohne dabei die
Kontakte in unerwünschter
Weise zu schwächen.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,
einen Scherverbinder vorzusehen, der eine höhere Kontatkdichte als ein
konventioneller Scherverbinder besitzt, der auch Dichteigenschaften,
Manterlerdung und EMI-Abschirmung
vorsieht.
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Diese Ziele werden gemäß den Prinzipien
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung dadurch erreicht, dass man einen Scherverbinder gemäß Anspruch
1 oder Anspruch 4 vorsieht, bei dem die vorderen und hinteren Einsatzteile
auf entgegengesetzten Seiten der Scherebene zusammengehalten werden,
und zwar durch einen Scherbolzen, der "gescored" ist, um bei einer vorbestimmten Kraft
zu scheren, und wobei diese direkt in Öffnungen in dem Rückeinsatz
oder hinteren Einsatz derart eingeschraubt ist, dass die relative
Bewegung zwischen den Scherbolzen und dem Rückeinsatz während des Scherens eliminiert
ist.
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Die Ziele der Erfindung werden erreicht durch
Vorsehen eines Scherverbinders mit verbesserten Scherbolzen, und
wobei die Scherbolzen und die Stiftkontakte derart angeordnet sind,
dass sie gemäß einer
vorbestimmten Sequenz oder Folge wegbrechen und nicht alle auf einmal,
um so eine Gesamtscherkraft zu erzeugen, die mit vorgeschriebenen
Erfordernissen in Übereinstimmung
steht.
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Insbesondere wird der Scherverbinder
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung gebildet durch einen Stecker und einen Aufnehmer ausgelegt
zur Trennung entlang einer vertikalen Scherebene, die sich durch
den Stecker dann erstreckt, wenn der Stecker angebracht oder befestigt
ist, so dass der Stecker und der Aufnehmer entlang einer Horizontalachse
zusammenpassen, wobei die Trennung durch das Scheren der Stiftkontakte
und der Scherbolzen erreicht wird. Der Stecker weist einen Mantel
auf, ferner eine Einsatzanordnung gebildet durch einen Vordereinsatz
und einen Rückeinsatz, und
einen Erdstreifen, wobei Vordereinsatz und Rückeinsatz durch einen oberen
Scherbolzen und einen unteren Scherbolzen zusammengehalten werden.
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In den Vordereinsatz sind doppelendige
Stiftkontakte und mit Gewinde versehene Hülsen zur Aufnahme der Scherbolzen
eingeformt bzw. eingespritzt. Die Scherbolzen weisen einen ersten
mit Gewinde versehenen Abschnitt auf, der in die mit Gewinde versehene
Hülse eingeschraubt
ist und ferner einen zweiten mit Gewinde versehenen Abschnitt, der
eine leichte Interferenz- oder Presspassung vorsieht mit dem Einsatz
und der sein eigenes Gewinde in den Einsatzhohlraum schneidet, um
so jedwede Vertikalbewegung des Scherbolzens zu eliminieren, die
während
des Schervorgangs auftreten könnte.
Zwischen den zwei mit Gewinde versehenen Abschnitten ist eine Nut
ausgebildet, um das Scheren des Scherbolzens bei Anlage einer vorbestimmten
Kraft zu bewirken.
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Der Hinterteil der Kontakte besitzt
eine in den Umfang eingearbeitete Nut, und zwar positioniert auf der
Scherebene, um das Scheren der Kon takte dann zu bewirken, wenn eine
vorbestimmte Kraft daran angelegt wird. Die Kraft wird darauf folgend
auf das Scheren der oberen und unteren Scherbolzen durch die Bewegung
des hinteren Einsatzes angelegt, und zwar in eine Richtung, die
bewirkt, dass die Wand eine Ausnehmung in dem Rückeinsatz mit dem Scherstift
in Eingriff kommt und darauf die Scherkraft überträgt. Der Zwischenraum zwischen
dem Rückeinsatz
und dem gekerbten Kontaktstift bestimmt die Zeitsteuerung des Scherens,
wobei der Zwischenraum verändert
wird, um zu bewirken, dass ein Gruppenfolgescheren erfolgt, d.h.,
um zu bewirken, dass Gruppen von Kontakten zu unterschiedlichen
Zeiten scheren, wodurch die Gesamtkraft verringert wird, die erforderlich
ist, um die Kontakte zu irgendeinem Zeitpunkt abzuscheren. Vorzugsweise
erfolgt das Abscheren der Kontakte in vier Gruppen zu unterschiedlichen
Zeiträumen.
Das abgestufte Scheren der Kontaktgruppen gestattet, dass die individuellen Kontakte
stärker
ausgelegt werden können,
und eliminiert die unangemessen hohe Gesamtscherkraft, die erforderlich
wäre, wenn
sämtliche
Kontakte gleichzeitig scheren würden.
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Der Aufnehmer oder Sockel des bevorzugten
Scherverbinders weist einen Mantel und eine Einsatzanordnung auf,
einschließlich
von eingeformten Sockelkontakten, wobei ferner ein mit Gewinde versehene
Hülse und
Führungsstifte
vorgesehen sind. Der zusammenpassende Stecker und der Aufnehmer
werden zusammengehalten durch eine Spannschraube, die sich durch
die vordere und hinteren Steckereinsätze erstreckt, und ferner ist
eine mit Gewinde versehene Hülse
in die Aufnehmereinsetzanordnung eingeformt, wobei die Spannschraube
auf der Aufnehmerseite der Scherebene derart positioniert ist, dass
sie nicht den Schervorgang beeinflusst. Der Zusammenbau des Steckers
mit dem Aufnehmer umfasst somit die einfachen Schritte des Einsetzens des
Steckervordereinsatz in den Aufnehmer und das Anziehen der Spannschraube
um den Stecker am Aufnehmer festzulegen.
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Die Erdkontinuität und die EMI-Abschirmung wird
in dem bevorzugten Scherverbinder durch einen Erdstreifen sichergestellt,
der sich um den Vordereinsatz erstreckt und der sandwichartig angeordnet
ist zwischen dem Aufnehmer und den Steckverbindermänteln beim
Zusammenstecken oder Zusammenpassen. Zudem ist ein O-Ring in dem
Aufnehmermantel positioniert um so radial zwischen dem Aufnehmermantel
und dem Fronteinsatz oder Vordereinsatz zusammengedrückt zu werden,
und zwar beim Einsetzen des Vordereinsatzes in den Aufnehmermantel,
um zu verhindern, dass Feuchtigkeit oder andere Umgebungsverunreinigungen
durch das Innere der zusammengesteckten Verbinder eintritt.
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Schließlich sind wie beim Scherverbindersystem
gemäß den 7 bis 9 eine Vielzahl von Hohlräumen in
den Vordereinsatz eingeformt, die mit einer entsprechenden Anzahl
von rampenförmigen Vorsprüngen eingeformt
in den hinteren oder Rückeinsatz
zusammenpassen. Dieses Rampenmerkmal sieht Horizontalbewegung zur
Zeit des Scherens vor, um zu verhindern, dass die abgescherten Kontakte mit
benachbarten abgescherten Kontakten einen Kurzschluss hervorrufen.
Die Rampen- und Hohlraumzusammenpassung ist derart ausgelegt, dass eine
Horizontalbewegung solange verhindert wird, bis die Kontakte und
Scherbolzen vollständig
geschert sind.
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Der Scherverbinder gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist besonders geeignet für den
Raketenabschuss derart, wie diese bei Schiffswaffensystemen benötigt werden,
obwohl die Erfindung nicht auf ein spezielles Raketenabschusssystem
beschränkt
sein soll. Zusätzlich
kann die Erfindung bei anderen Anwendungsfällen verwendet werden, die
sich von denen bei Raketenabschusssystemen unterscheiden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Querschnitt einer Steckverbinderhälfte eines 90° Scherverbindersystems
angeordnet gemäß den Prinzipien
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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2 ist
ein Querschnitt einer Aufnehmerhälfte
eines 90° Scherverbindersystems
angeordnet gemäß den Prinzipien
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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3 ist
ein Querschnitt eines Scherbolzens zur Verwendung in dem Verbinder
der 1 und 2.
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4 ist
eine Querschnittsseitenansicht (kurz ein Querschnitt), wobei Einzelheiten
eines gekerbten Kontaktes dargestellt sind, und zwar zur Verwendung
in dem Verbinder der 1 und 2.
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5 ist
eine Querschnittsseitenansicht entsprechend der Seitenansicht der 1 und 2, wobei Stecker und Aufnehmerteile des
bevorzugten Verbinders dargestellt sind, und zwar darauf folgend
auf das Zusammenpassen oder Zusammenstecken.
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6 ist
eine Querschnittsseitenansicht längs
einer Ebene unterschiedlich von der des Querschnitts der 1, 2 und 5,
um zwei gekerbte Kontakte zu zeigen mit unterschiedlichen Zwischenräumen zwischen
den Kontakten und ferner mit einem Rückeinsatz, um so zu bewirken,
dass die Kontakte zu unterschiedlichen Zeiten scheren.
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7 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer experimentellen Prototypversion
des bevorzugten Steckverbinders der 1 bis 6, wobei Scherbolzen fehlen,
ferner das sequentielle Scheren und verschiedene Merkmale der bevorzugten
Ausführungsbeispiels.
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8 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die Details eines Kontakts zeigen, die in dem zuvor vorgeschlagenen
experimentellen Scherverbindersystem der 7 und 9 verwendet
werden.
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9 ist
eine Querschnittseitenansicht eines Aufnehmerverbinders entsprechend
dem Prototypsteckverbinder der 7.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Wie in den 1, 2 und 5 gezeigt, weist ein Scherverbinder
konstruiert gemäß den Prinzipien
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung einen Stecker 1 und einen Aufnehmer 2 auf.
Wie bei dem in den 7 bis 9 gezeigten Verbinder, weist der
Stecker 1 einen Mantel 3 auf und einen Einsatz gebildet
durch einen hinteren oder Rückabschnitt 4 und
einen vorderen oder Vorderabschnitt 5, und zwar angeordnet,
um an einer ebenen Zwischenfläche 6 aufeinander
zuzuweisen, wobei der Frontabschnitt 5 sich nach vorne
gegenüber
der ebenen Zwischenfläche
erstreckt. Im Gegensatz zu dem Verbinder der 7 bis 9 werden
beim Scherverbinder des bevorzugten Ausführungsbeispiels die hinteren
und vorderen Einsatzabschnitte 4 und 5 durch Scherbolzen 7 zusammengehalten.
Zudem, wie im Einzelnen unten (in Vergleich mit 7) erläutert wird, sind die vorderen
Kontaktabschnitte 8 derart angeordnet, dass sie zu unterschiedlichen
Zeiten scheren oder sich trennen, um so die Größe der Kraft zu vermindern,
die notwendig ist, um das Scheren zu erreichen, ohne die Festigkeit
oder Stärke
der einzelnen Kontakte zu reduzieren. Man erkennt, dass Stecker 1 und
Aufnehmer 2 eine im Allgemeinen zylindrische Konfiguration besitzen,
und somit sollten die dreidimensionalen Konfigurationen des Steckers
und des Aufnehmers allein aufgrund der dargestellten Querschnitte
offensichtlich sein.
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Der Stecker 1 ist zum Einsetzen
in den Aufnehmer 2 entlang einer Horizontalachse 9 angeordnet,
die senkrecht zu der planaren oder ebenen Zwischenfläche 6 verläuft. Da
die vorderen und hinteren Einsatzabschnitte nur durch Scherbolzen 7 zusammengehalten
werden, wobei der Mantel 3 kurz vor der ebenen Zwischenfläche endet,
bildet die ebene Zwischenfläche 6 eine
Scherebene entlang welcher die vorderen Kontaktabschnitte 8 und
auch die Scherbolzen 9 abscheren, und zwar drauffolgend
auf das Anlegen einer Scherkraft, beispielsweise während des
Abschusses einer Rakete.
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Der Aufnehmer 2 weist einen
Mantel auf, der aus einem Passabschnitt 10 angeordnet zur
Passung über
den Frontabschnitt 5 des Steckereinsatzes und einen Rückabschnitt 11 angeordnet
zum Halten eines Einsatzes 12 aufgebaut ist. Nachdem Zusammenpassen
oder Zusammenstecken werden der Stecker und der Aufnehmer durch
eine Spannschraube 13 zusammengehalten, und zwar mit einem
einen vergrößerten Durchmesser
aufweisenden Rück- oder
Hinterabschnitt 14, der in einer Öffnung 15 des Vordereinsatzes 5 gehalten
oder eingefangen ist, und zwar unterhalb der Scherebene, und wobei
ferner ein mit Gewinde versehener Vorderabschnitt 16 vorgesehen
ist, der in eine Hülse 17 eingeformt
in den Aufnehmereinsatz 12 eingeschraubt ist. Eine Öffnung 18 im
hinteren Einsatz 4 gestattet den Zugang zu der Spannschraube 13,
um so zu ermöglichen,
dass die Spannschraube nach dem Einsetzen des Steckers 1 in
den Aufnehmer 2 gedreht wird, und zwar darauf folgend auf
die Ausrichtung der eingeformten rostfreien Stahlführungsstifte 19 mit
entsprechenden Öffnungen 20 und 21 im
Vordereinsatz 5 (im Gegensatz zu dem geformten Kunststoffführungsstiften
des in den 7 bis 9 veranschaulichen Scherverbinders),
wobei darauf folgend auf das Einsetzen der Führungsstifte in die entsprechenden Öffnungen, das
Einsetzen der vorderen Kontaktabschnitte 8 in die Aufnehmerkontakte 22 erfolgt.
Der Fachmann erkennt, dass infolge ihrer Lage die Spannschraube 13 keinen
Faktor bei dem Schervorgang bildet, mit der Ausnahme, dass die Spannschraube 13 die
Trennung des Vordereinsatzes 5 vom Aufnehmer 2 verhindert,
wenn sich der Rückeinsatz 4 vom
Vordereinsatz 5 trennt, und dass der Zweck der Spannschraube 13 allein
darin besteht, den Stecker und den Aufnehmer miteinander vor dem
Schervorgang zu verriegeln, wobei der Vordereinsatz nach dem Verriegeln
am Aufnehmer befestigt verbleibt.
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Scherbolzen 7 werden zur
Befestigung der Vorder- und Rückeinsätze 3 und 4 aneinander
verwendet. Dies wird dadurch erreicht, dass man die Bolzen 7 in Öffnungen 23 einsetzt
und diese in Hülsen 24 schraubt,
die vorzugsweise in den Vordersatz 5 eingeformt sind. Wie
in der 3 gezeigt, weist
jeder der Scherbolzen 7 einen Hauptkörper 25 auf, und zwar angeordnet
zum Ergreifen oder zum Eingriff mit einer Schulter 26 in Öffnung 23,
einen ersten mit Gewinde versehenen Abschnitt 27 und einen
zweiten mit Gewinde versehenen Abschnitt 28, und zwar getrennt
durch eine Umfangsnut 29. Der erste mit Gewinde versehene
Abschnitt 27, wie der des Scherbolzens 7, ist
in die entsprechend mit Innengewinde versehene Hülse 24 eingeschraubt,
um mechanische Mittel vorzusehen zum Halten der Einsatzhälften aneinander.
Zudem sieht der zweite mit Gewinde versehene Abschnitt 28 vorzugsweise
eine schwache Reibungs- bzw.
Interferenzpassung mit einem einen verminderten Durchmesser besitzenden
Frontabschnitt 30 der Öffnung 23 vor,
wobei die Gewinde an dem zweiten mit Gewinde versehenen Abschnitt 28 derart angeordnet
sind, dass ein Selbstschneiden der Öffnung erfolgt, um so jede
Vertikalbewegung des Scherbolzens zu eliminieren, die während des
Schervorgangs auftreten könnte.
Die Umfangsnut 29 ist an der Scherebene 6 positioniert,
und derart ausgelegt, den erforderlichen Scherkräften zu entsprechen.
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Die vorderen Kontaktabschnitte 8 sind
in der Form von doppelendigen Stiftkontakten mit einem Hauptkörper 31 eingeformt
in den Vordereinsatz oder Fronteinsatz 5 und mit einem
reduzierten Durchmesser aufweisenden Stiftabschnitten 32 und 33,
die sich axial vom Hauptkörper
wegerstrecken. Die Stiftabschnitte 32 erstrecken sich nach
vorne zum Eingriff mit entsprechenden Hülsenabschnitten 34 der
Aufnehmerkontakte 22, wohingegen die Stiftabschnitte 33 sich
nach hinten zum Eingriff mit Kontakthülsen 35 (nur eine
ist in 6 gezeigt) erstrecken,
und zwar positioniert in dem hinteren Einsatz 4. Wie in 4 veranschaulicht, weist
der Stiftabschnitt 33 von jedem der Kontakte 8 eine
Umfangsnut oder Kerbe 36 auf, und zwar in seinem Umfang
eingedreht oder eingearbeitet, wobei die Kerbe an der Scherebene
positioniert ist, und derart ausgelegt ist, dass der Schervorgang
des Kontakts bei einer vorbestimmten Scherkraft erleichtert wird.
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Das sequentielle Abscheren der vorderen Kontaktabschnitte 8 gefolgt
vom Scheren der Scherbolzen 7 wird erreicht durch variieren
der entsprechenden Zwischenräume 37 und 38 zwischen
den sich nach hinten erstreckenden Stiftabschnitten 33 der
Kontakte 8 und der Kanten des Rückeinsatzes 4. Die
Zwischenräume
oder Räume
können
verändert werden,
und zwar entweder dadurch, dass man die Größe der Öffnungen 39 verändert, in
die die Kontakthülsen
eingepasst werden, oder aber indem man, wie dargestellt, in den Öffnungen 39 eine
sich nach innen erstreckende Schulter 40 vorsieht. Die
Unterschiede bei der Zeitsteuerung oder dem zeitlichen Ablauf mit
der die Gruppen abgeschert werden, ergibt sich aus der unterschiedlichen
Zeitspanne, die erforderlich ist, während der Bewegung des Rückeinsatzes
darauf folgend auf das Scheren der Scherbolzen 7 bis die
Wände der Öffnungen 39 die
Kontaktabschnitte 33 erreichen, und dadurch die Scherkraft vom
Rückeinsatz
auf die Kontakte übertragen.
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Obwohl nur zwei unterschiedliche
Räume oder
Zwischenräume
dargestellt sind, und die Anzahl der Räume abhängig von der gewünschten
Scherkraft verändert
werden kann, weist eine praktikable Implementation des Scherverbinders
der Erfindung vier Kontaktgruppen auf, wobei jede Gruppe mit einem
unterschiedlichen Raum oder Zwischenraum ausgestattet ist. Die sich
an jeder individuellen Kontaktgruppe ergebende Scherkraft ist, wie
der Fachmann erkennt, die gesamte Scherkraft dividiert durch die
Anzahl der Kontaktgruppen. Im Falle von vier Gruppen, wird die Gesamtscherkraft
angelegt an die Kontakte zu irgendeinem gegebenen Augenblick, nämlich die
Gesamtscherkraft durch vier dividiert, was bedeutet, dass die Tiefe
der Nut 36 um einen entsprechenden Faktor reduziert werden kann,
verglichen mit dem Verbinder veranschaulicht in den 7 bis 9.
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Die Erdkontinuität zwischen dem Mantel 3 des
Steckers 1 und dem vorderen Passabschnitt 10 des
Aufnehmers 2 und daher die EMI-Abschirmung wird durch einen Erdstreifen 41 sichergestellt,
der sich um den Vordereinsatz 5 herum erstreckt und mit dem
vorderen Passabschnitt 10 in Eingriff steht, und zwar beim
Zusammenpassen des Steckers und des Aufnehmers, um die Stecker und
Aufnehmermänter elektrisch
zu verbinden, wie dies in 5 gezeigt
ist. Zudem ist ein O-Ring 42 vorzugsweise in eine Nut 43 des
Aufnehmermantels angeordnet, um eine Abdichtung gegenüber der
Umwelt vorzusehen, und zwar für
den zusammengesteckten Stecker und Aufnehmer.
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Schließlich sind wie bei dem Scherverbinder gemäß den 7 bis 9 in den Vordereinsatz 5 des Steckers 1 drei
Hohlräume
eingeführt,
die den drei rampenförmigen
Vorsprüngen 45 eingeformt
in den Rückeinsatz 4 entsprechen
oder damit zusammenpassen. Dieses Rampenmerkmal sieht eine Horizontalbewegung
zur Zeit des Scherens vor, um zu verhindern, dass die abgescherten
Kontakte benachbarte abgescherte Kontakte berühren, und so wird die Möglichkeit
des Kurzschließens
elektrischer Schaltungen in der Abschussvorrichtung oder der Rakete vermieden,
mit denen die entsprechenden Kontakte verbunden sind. Die Rampen-
und Hohlraummaßnahme
ist derart ausgelegt, dass die Horizontalbewegung verhindert wird,
bis die Kontakte und Scherbolzen vollkommen abgeschert sind.
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Nachdem nunmehr ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung sowie Abwandlungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels
mit hinreichenden Einzelheiten für
den Fachmann zur Verwendung dieser Erfindung beschrieben wurden,
erkennt der Fachmann nichtsdestoweniger, dass der dargestellte Scher-
oder Trennverbinder weiter durch den Fachmann variiert oder modifiziert
werden kann. Beispielsweise kann die Spannschraube 13 durch
einen Kupplungshülse
ersetzt werden, oder durch irgendeinen anderen geeigneten Mechanismus
zum Kuppeln des Vordereinsatzes 5 am Aufnehmer. Alternativ
können
die Scherbolzen 7 im Rückeinsatz 4 befestigt werden,
und zwar durch Klebemittel oder durch mechanische Mittel, die sich
von der dargestellten Reibungspassung unterscheiden.
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Jede dieser Abwandlungen oder Modifikationen,
einschließlich
der hier nicht speziell erwähnten sollen
in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen und somit soll die
Beschreibung der Erfindung und die Darstellung nicht einschränkend verstanden werden,
wobei vielmehr die Erfindung allein durch die (21039) beigefügten Ansprüche definiert
sein soll.