-
Die
Erfindung betrifft einen Stecker oder eine Buchse einer Steckverbindung
oder Verbinder in Schnellanschlußtechnik.
-
Schnellanschließbare Steckverbindungen, die
Buchsen und dazugehörige
Stecker aufweisen, sind bekannt. Unter Schnellanschlußtechnik
ist dabei zu verstehen, daß ein
Kabel mehrere Leitungen aufweist, wobei das Ende der einzelnen Leitungen
mit zugehörigen
Kontaktpartnern, die in dem Stecker oder der Buchse angeordnet sind,
verbunden wird. Bei den Kontaktpartnern handelt es sich beispielsweise
um Kontaktstifte eines Steckers oder um Buchsenelemente einer Buchse.
Im Bereich der Schnellanschlußtechnik
sind zwei Technologien bekannt, einerseits die Schneid-Klemmtechnik
und andererseits die Eindringtechnik. Bei beiden Technologien werden die
Enden der Leitungen des Kabels in ein Adernaufnahmeteil eingeführt, dort
in ihrer Lage fixiert und bei der Schneid-Klemmtechnik etwa im rechten Winkel von
einem Schneid-Klemmkontakt durchdrungen, so daß dieser Schneid-Klemmkontakt
die Seele der Leitung erreicht und damit den Kontakt von dieser
zu dem Kontaktpartner herstellt. Im Regelfall sind der Schneid-Klemmkontakt
und der Kontaktpartner einstückig
ausgebildet. Bei der Eindringtechnologie (
DE 44 18 259 C1 ) ist ein
Spieß mit
dem Kontaktpartner verbunden oder einstückig ausgebildet und dringt
bei Einsetzen des Endes der Leitung in das Adernaufnahmeteil axial
in das Ende der Leitung ein, so daß auf diese Art und Weise der
Kontakt hergestellt wird.
-
Die
Schnellanschlußtechnik
hat sich bewährt,
so daß heutzutage
fertige Sets für
Stecker bzw. Buchsen einer Steckverbindung angeboten werden, die
der Endanwender nur noch mit seinem Kabel endkonfektionieren muß. Bei den
bisher eingesetzten Kabeln handelte es sich um solche Kabel, die entweder
keine Abschirmung aufweisen oder, wenn doch eine Abschirmung vorhanden
ist, diese nicht mit dem Stecker oder der Buchse verbunden wird.
-
Aus
den jeweils gattungsbildenden Schriften
DE 19 88 653 U oder
FR 532290 oder
DE 834 707 C oder
US 2,463,154 sind Stecker
oder Buchsen einer Steckverbindung bzw. Verbinder in Schnellanschlußtechnik
mit zumindest einem in einen Kontaktträger angeordneten Kontaktelement
bekannt, wobei das Kontaktelement mit einer Leitungsader eines Kabels kontaktierbar
ist, wobei weiterhin die Kontaktierungsmittel eine Druckfeder aufweisen
und die Druckfeder zumindest teilweise koaxial in dem Kontaktelement angeordnet
ist.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgrund zugrunde, einen Stecker oder eine Buchse
einer Steckverbindung oder Verbinder für die Schnellanschlußtechnik bereitzustellen,
die hinsichtlich des Anschließvorganges
und der Kontaktsicherheit weiter verbessert sind.
-
Diese
Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Die
Erfindung sieht dabei die folgenden Merkmale in Kombination vor:
Die Kontaktierungsmittel sind derart vorgesehen, daß die Kontaktierung zwischen
der Leitungsader und dem Kontaktelement federkraftbeaufschlagt erfolgt.
Dadurch ist eine sehr schnelle und sehr rationelle Konfektionierung
bezüglich
des Anschlusses eines ein- oder mehradrigen Kabels an den Stecker
bzw. die Buchse möglich.
Je nach Ausgestaltung der Kontaktierungsmittel können die einzelnen Leitungsadern
des Kabels abisoliert oder ohne vorhergehende Abisolierung mit dem
Kontaktelement kontaktiert werden. Weiterhin ist eine werkzeuglose
sowie eine mehrfache zerstörungsfreie
Montage möglich,
so daß zum
Beispiel Fehlbelegungen bei einem mehrpoligen Stecker korrigiert werden
können.
Aufgrund der Federkraftbeaufschlagung (Nachfederung) sind weitestgehend
konstant bleibende Kontaktkräfte
gegeben, insbesondere auch unter Berücksichtigung von Umwelt einflüssen (wie
zum Beispiel Temperaturschwankungen, Vibrationen und dergleichen)
oder Langzeiteinflüssen
(wie zum Beispiel Kriechen, Relaxation, Materialveränderungen
und dergleichen). Außerdem
ist es durch die erfindungsgemäße federkraftbeaufschlagten
Kontaktierungsmittel möglich,
unterschiedliche Querschnitte bzw. Durchmesser von Leitungsadern
anzuschließen,
so daß ein
breites Anwendungsgebiet der Steckverbindungen realisiert wird.
Außerdem
ist der Schnellanschluß von
Leitungsadern an dem Kontaktelement möglich unabhängig von dem Aufbau der Leitungsader
(z. B. Litze oder Draht), der Anzahl der Leitungsadern des Kabels
und dergleichen. Ein weiterer Vorteil besteht aufgrund der einfachen
Montage in der Automatisierungsmöglichkeit,
so daß Kabel automatisiert
mit den entsprechenden Stecker oder Buchse einer Steckverbindung
in Schnellanschlußtechnik
verbunden werden können.
-
Zur
Erzielung eines kompakten Aufbaus des Steckers oder der Buchse ist
vorgesehen, daß die Federkraft
weitgehend in axialer Richtung zu der Leitungsader aufgebracht wird.
Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei Steckern oder Buchsen
einer Steckverbindung im Regelfall in axialer Richtung genügend Platz
vorhanden ist, während
in radialer Richtung, d.h. in Richtung quer zur Steckrichtung nicht
immer ausreichend Platz zur Verfügung
steht. Das bedeutet allerdings nicht, daß damit federkraftbeaufschlagte
Kontaktierungsmittel ausgeschlossen sind, die radial zwecks Kontaktierung
zur Leitungsader in Anlage mit dieser kommen. Für die Erzielung einer axialen
Federkraft kommt insbesondere eine Druckfeder in Betracht, die in
einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
zumindest teilweise, insbesondere vollständig, koaxial in dem Kontaktelement
angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß die Druckfeder in dem Kontaktelement
integriert werden kann, was die Kompaktheit des Aufbaus zusätzlich erhöht. Außerdem wird
die elektrische Leitfähigkeit
einer aus Metall bestehenden Druckfeder ausgenutzt, um die Ströme, die über die
Leitungsader, die Kontaktierungsmittel und das Kontaktelement übertragen
werden, zu erhöhen,
da für
die elektrische Leitung der Ströme
die Druckfeder zusätzlich
mit ausgenutzt werden kann. Alternativ dazu sind alle Mittel denkbar,
die eine Federkraftbeaufschlagung ermöglichen, mit denen die Leitungsader
elektrisch leitend mit dem Kontaktelement verbindbar ist. Hier kommen
beispielsweise auch elastisch verformbare und elektrisch leitfähige Kunststoffe
in Frage, die zwischen dem Kontaktelement und der Leitungsader zwecks
Kontaktierung einsetzbar sind.
-
Die
Eingangs geschilderten Ausgestaltungen und deren Vorteile, die sich
auf einen Stecker oder eine Buchse einer Steckverbindung beziehen, gelten
genauso gut für
den erfindungsgemäßen Verbinder,
der es ermöglicht,
jeweils eine Leitungsader des einen Kabels mit einer Leitungsader
eines weiteren Kabels zu verbinden. Bei einem solchen Verbinder
ist besonders darauf hinzuweisen, daß dieser symmetrisch ausgebildet
ist und damit viele Gleichteile aufweist, was sich positiv in Bezug
auf eine Reduzierung der Teilevielfalt und der Kosten der Teile bemerkbar
macht.
-
Zwei
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden beschriebenen und anhand der Figuren
erläutert.
-
Es
zeigen
-
1 Bestandteile
eines Steckers einer Steckverbindung,
-
2 Verbinder
zur Verbindung von zwei Leitungsadern miteinander.
-
1 zeigt
Bestandteile eines Steckers einer Steckverbindung in Schnellanschlußtechnik,
wobei an für
sich bekannte und vorhandene Teile des Steckers wie zum Beispiel
ein Gehäuse,
eine Zugentlastung und dergleichen zwecks vereinfachter Darstellung
weggelassen sind. Der Stecker weist ein Kontaktelement 1 auf,
wobei sich das Kontaktelement 1 in mehrere Bereiche gliedert.
In Steckrichtung betrachtet in seinem vorderen Teil besteht das
Kontaktelement 1 aus Vollmaterial und ist als Kontaktstift ausgebildet;
je nach Anwendungsfall kann hierbei auch eine Kontaktbuchse, Hybridkontakt,
Leiterplattenkontakt, Lötkontakt
usw. vorgesehen werden. In seinem Bereich, mit dem das Kontaktelement 1 mit der
Leitungsader eines Kabels zu kontaktieren ist, ist es als Kontakthülse 1.1 ausgebildet,
d.h., das es dort eine längliche Öffnung (z.
B. Bohrungen) aufweist. In dieser länglichen Öffnung ist zur Herstellung
der Federkraft für
die Kontaktierung eine Druckfeder 1.2 eingesetzt, die sich
somit zumindest teilweise, insbe sondere aber vollständig koaxial
in dem Kontaktelement 1 befindet. Um ein Herausspringen
der Druckfeder 1.2 aus der Kontakthülse 1.1 zu verhindern,
ist ein Wegbegrenzungs-Anschlag 1.1.1 vorhanden, der fester
Bestandteil der Kontakthülse 1.1 sein
kann oder mit dieser verbunden wird, nach dem die Druckfeder 1.2 in
die Kontakthülse 1.1 eingesetzt
worden ist. Die Druckfeder 1.2 ist innerhalb des Kontaktelementes 1 längs verschiebbar
angeordnet und wirkt auf einen entsprechend gestalteten Kontaktkolben 1.3,
so daß damit
der Kontaktkolben 1.3 ebenfalls zumindest teilweise koaxial
in dem Kontaktelement 1 verschiebbar und in diesem ebenfalls
gelagert ist. Mit dieser Anordnung des federkraftbeaufschlagten
Kontaktkolbens 1.3 in dem Kontaktelement 1, welches sich
wiederum in einem Kontaktträger 2 des
Steckers oder der Buchse befindet, wird eine axial wirkende Federkraft
erzeugt, die über
den Kontaktkolben 1.3 auf die Leitungsader übertragen
wird und damit die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement 1 und
der Leitungsader, wie es später
noch beschrieben wird, hergestellt wird. An dieser Stelle ist noch
zu erwähnen,
daß der
Kontaktkolben 1.3 mit einer Längsschlitzung 1.3.1 versehen
sein kann, die alternativ auch an der Kontakthülse 1.1 oder sowohl am
Kontaktkolben 1.3 als auch an der Kontakthülse 1.1 vorgesehen
sein kann. Je nach geometrischer und maßlicher Auslegung entsteht
hierdurch eine Querfederung und daraus resultierend eine Kontaktkraft
zwischen der Kontakthülse 1.1 und
dem Kontaktkolben 1.3, so daß dadurch die elektrische Leitfähigkeit
deutlich verbessert wird. Alternativ zu einer Schlitzung können derartige
Kontaktkräfte
auch durch weitere Maßnahmen,
wie zum Beispiel durch entsprechende Paßmaße, Einprägungen und dergleichen erzeugt
werden. Diese in radialer Richtung wirkenden Kontaktkräfte werden
wie schon beschrieben durch die in axialer Richtung wirkende Kontaktkraft
der Druckfeder 1.2 ergänzt.
-
Ein
weiterer Bestandteil des in 1 gezeigten
Ausführungsbeispieles
ist ein über
Befestigungselemente 3 mit dem Kontaktträger 2 verbindbarer Halter 4,
wobei der Halter 4 seinerseits über Befestigungselemente 5 mit
einem Spannteil 6 verbindbar ist. Der Halter 4 sowie
das Spannteil 6 haben dabei die Aufgabe, den Endbereich
eines ein- oder mehradrigen Kabels 7 aufzunehmen und dort
lagefixiert festzusetzen. Bei den Befestigungselementen 3 und 5 handelt
es sich um lösbare
Befestigungselemente zwischen dem Kontaktträger 2 und dem Halter 4 oder zwischen
dem Halter 4 und dem Spannteil 6, wie zum Beispiel
Schraub-, Schnappverbindungen, Überwurfmuttern
oder dergleichen. Sind diese Befestigungselemente 3 und 5 unlösbar gestaltet,
handelt es sich beispielsweise um Klebeverbindungen oder auch sonstige
Verbindungsverfahren, mit denen die beteiligten Teile untereinander
unlösbar
verbunden werden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Ultraschallschweißverbindungen,
wenn die beteiligten Teile (Kontaktträger 2, Halter 4,
Spannteil 6) aus einem entsprechenden verschweißbaren Kunststoff bestehen.
Der Halter 4 seinerseits weist eine Kontaktkammer 4.1 auf,
in der der Kontaktkolben 1.3 längsverschiebbar angeordnet
ist. Weiterhin ist ein Leiteraufnahmebereich 4.2 vorhanden,
der eine achsparallele, insbesondere eine angeschrägte Mantelfläche aufweist.
Weiterhin ist ein Leiterspannbereich 4.3 vorhanden, der
ebenfalls eine achsparallele, insbesondere wiederum eine angeschrägte Mantelfläche aufweist.
Außerdem
sind an dem Halter 4 Befestigungsbereiche vorhanden, die
beispielsweise als umlaufender Kragen ausgebildet sind. So ist ein Befestigungsbereich 4.4 zum
Kontaktträger 2 hin ausgebildet
und weist eine Kontur auf, die einem Befestigungsbereich 2.1 des
Kontaktträgers 2 entspricht,
wobei die zur Anlage kommenden Befestigungsbereich 2.1 und 4.4 die
Befestigungselemente 3 aufnehmen. Gleiches gilt für einen
Befestigungsbereich 4.5 des Halters 4 hin zu einem
korrespondierenden Befestigungsbereich 6.2 des Spannteiles 6. Denn
das Spannteil 6 weist ein Spannelement auf, wodurch das
Kabel 7, nachdem es in die Kontaktkammer 4.1 eingeführt worden
ist, durch Befestigung des Spannteiles 6 an dem Halter 4 in
seiner Lage fixiert wird und axial nicht mehr verschiebbar ist.
Zu diesem Zweck weist bei dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
das Spannelement des Spannteiles 6 eine achsparallele,
insbesondere angeschrägte Mantelfläche 6.1 auf,
die mit einer entsprechenden Ausnehmung in dem Halter 4 korrespondiert.
Außerdem
korrespondiert ein Befestigungsbereich 6.2 des Spannteiles 6 mit
dem Befestigungsbereich 4.5 des Halters 4, wobei
die Befestigungsbereiche 4.5 und 6.2 wiederum
die Befestigungselemente 5 aufnehmen. Durch das Spannelement
mit der angeschrägten
Mantelfläche 6.1 und
der zylindrischen Öffnung des
Halters 4 wird das Kabel 7 eingeklemmt, nach dem
das Spannteil 6 über
die Befestigungselemente 5 an dem Halter 4 befestigt
wurden. Auch hierbei kommen wieder lösbare und unlösbare Verbindungen
in Betracht, wobei aufgrund der werkzeuglosen Montage Schnappverbindungen
von besonderem Vorteil sind. Das Kabel 7 seinerseits weist
einen Außenmantel
sowie eine elektrisch leitende Leitungsader 7.1 auf, die
elektrisch mit dem Kontaktkolben 1.3 kontaktiert wird,
nach dem das Kabel 7 in die Kontaktkammer 4.1 eingeführt und
dort festgesetzt wurde. Im Falle der Verbindung von mehreren Leitungsadern 7.1 eines
Kabels mit jeweils zugehörigen
Kontaktelementen 1 ist es denkbar, daß der Halter 4 mehrere
Kontaktkammern 4.1 aufweist, in die die mehreren Leitungsadern
des Kabels einführbar
sind. Hierbei ist es weiterhin denkbar, daß jeweils eine Leitungsader
in der Kontaktkammer in ihrer Lage fixiert wird oder die mehreren
Leitungsadern in die zugehörigen
Kontaktkammern eingesetzt und dann das gesamte Kabel in seiner Lage
fixiert wird.
-
Weiterhin
ist in 1 noch gezeigt, daß die Kontaktfläche der
Kontaktierungsmittel, insbesondere die Kontaktfläche des Kontaktkolbens 1.3,
für die Leitungsader 7.1 konkav,
konvex (spitzförmig)
oder plan (eben) gestaltet ist. Bei dieser Darstellung wird davon
ausgegangen, daß die
Kontaktierung des Kontaktkolbens 1.3 mit der Leitungsader 7 im
Wesentlichen in axialer Richtung erfolgt. Selbstverständlich ist
es auch denkbar, daß eine
Kontaktierung des Kontaktkolbens 1.3 federkraftbeaufschlagt
aus radialer Richtung erfolgt. Der Zusammenbau und die Funktion
der zuvor beschriebenen Elemente ist dabei wie folgt:
Je nach
Gestaltung des Kontaktbereiches 1.3.2 des Kontaktkolbens 1.3 ist
insbesondere im Fall der konkaven oder der planen Kontaktfläche 1.3.2 ein
vorheriges abisolieren der Leitungsader 7.1 über eine
definierte Länge
erforderlich. Bei der konvexen Kontaktfläche 1.3.2, insbesondere
bei einer kegel- oder nadelförmigen
Kontaktfläche
kann dieser Arbeitsvorgang entfallen. Danach wird das Kabel 7 axial
durch das Spannteil 6 gefädelt und in den Leiteraufnahmebereich 4.2 des
Halters 4 eingeführt.
Danach werden das Spannteil 6 und der Halter 4 zusammengeführt und
mit den Befestigungselementen 5 über die Befestigungsbereiche 6.2 und 4.5 derart
zusammengeführt,
daß durch
die Wechselwirkung der sich berührenden
Flächen
dieser Teile eine Querkontraktion des Spannelementes 6.1 hin
zum Kabel 7 stattfindet. Diese Wechselwirkung kann zwischen
den Mantel-, den Frontflächen
oder einer Kombination dieser beiden Möglichkeiten stattfinden. Je
nach Werkstoff (kompressibler, d.h. gummiähnlicher Werkstoff oder elastischer,
jedoch relativ inkompressibler Werkstoff wie z. B. Kunststoff oder
Metall) und Gestaltung, entsteht somit zwischen dem Spannelement 6.1 und dem Kabel 7 eine
reib- schlüssige
oder durch teilweises Eindrücken
des Spannelementes 6.1 in den Außenmantel des Kabels 7 vorwiegend
eine formschlüssige
Verbindung, wodurch ein axiales Zurückweichen des Kabels 7 bzw.
insbesondere der Leitungsader 7.1 in Folge einer axialen
Kraftbeaufschlagung verhindert wird. Anschließend wird der auf diese Art
und Weise mit dem Spannteil 6 und dem Kabel 7 versehene
Halter 4 mit dem Kontaktträger 2, der das zumindest
eine Kontaktelement 1 aufweist, zusammengeführt. Dies
erfolgt insbesondere auf diejenige Art und Weise, daß die Leitungsader 7.1 und das
Kontaktelement 1 in Flucht zueinander sind, damit mit den
Befestigungselementen 3 über die Befestigungsbereiche 4.4 und 2.1 der
Halter 4 und der Kontaktträger 2 derart zusammengefügt werden
können,
daß zwischen
dem Kontaktkolben 1.3 und der Leitungsader 7.1 unter
Einwirkung der zumindest teilweise zusammengedrückten Druckfeder 1.2 eine
definierte Anpresskraft und hierdurch ein elektrischer Kontakt entsteht.
Die zuvor beschriebene Ausführung
bezog sich auf einen Stecker, der Einpolig ausgeführt ist.
Selbstverständlich
ist es denkbar, in entsprechender Weise einen mehrpoligen Stecker
und ebenfalls eine mehrpolige Buchse zu realisieren, wozu in entsprechender
Anzahl die Kontaktelemente und die Leitungsadern innerhalb des Kabels
vorhanden sein müssen.
Gleiches gilt für
den Kontaktträger 2,
der dann in entsprechender Weise mehrere Kontaktelemente 1 aufnimmt
und der Halter 4 in entsprechender Weise mehrere Kontaktkammern
aufweist, und wobei die Befestigungselemente 3 und 5 auch als
entsprechende koaxiale Überwurfmuttern
bzw. -schrauben gestaltet werden können.
-
2 zeigt
einen Verbinder zwischen zwei Leitungsadern jeweils eines Kabels,
wobei der Verbinder weitesgehend analog aufgebaut ist zu dem Stecker,
wie er in 1 gezeigt ist und schon beschrieben
wurde. In Abwandlung zu der Ausgestaltung gemäß 1 ist bei
dem Verbinder gemäß 2 der
Kontaktträger 2 so
ausgestaltet, daß er
in axialer Richtung betrachtet in seinen Endbereichen jeweils einen
auf eine Leitungsader 7.1 wirkenden Kontaktkolben 1.3 aufweist,
d.h. die Besonderheit dieser Lösung
besteht darin, daß der
Aufbau des Kontaktelementes 1 symmetrisch ist und hierdurch an
seine beiden Ende zwei gleiche oder verschiedene Leitungsadern 7.1 angeschlossen
werden können.
D.h., daß mit
einem solchen Verbinder auf schnelle einfache Art und Weise sowie
flexibel zwei gleichartige oder voneinander verschiedene Leitungsader
miteinander verbunden werden können. Dabei
ist der in 2 gezeigte Verbinder nicht beschränkt auf
die einpolige Ausführung,
sondern es ist auch eine mehrpolige Ausführung denkbar. Auch bei diesem
Verbinder wird die elektrische Kontaktierung mittels Federkraft,
wie sie schon zu 1 beschrieben worden ist, eingesetzt.
-
In
der vorangegangenen Beschreibung wurden die Begriffe „Stecker" und „Buchse" in folgendem Zusammenhang
gebraucht:
Eine Steckverbindung kann einerseits aus einem Stecker
und einer Buchse bestehen, die mittels der Schnellanschlußtechnik
am Ende einer Leitung angeschlossen werden und zur elektrischen
Kontaktierung der Kabel miteinander zusammengesteckt, zusammengeschraubt
oder dergleichen werden. Derjenige Teil einer solchen Steckverbindung,
der mit einem Stecker zusammengebracht wird, kann anstelle von „Buchse" auch als Leitungsdose,
Dose, Kupplung bezeichnet werden. Darüber hinaus ist es möglich, daß der Stecker
oder die Buchse nicht am Ende eines Kabels mittels Schnellanschlußtechnik
angeschlagen ist, sondern fester oder lösbarer Bestandteil eines Sensors,
eines Aktuators, eines Gerätes
oder dergleich ist. Der Begriff „Stecker" bzw. „Buchse" beinhaltet also alldiejenigen Teile
die erforderlich sind, um ein Kabel steckverbinderfähig zu machen.
Bei diesen Teilen handelt es sich insbesondere um die Kontaktelemente,
die im Kontaktträger
festlegbar oder festgelegt sind, den Litzenhalter und ein Gehäuse des
Steckers oder der Buchse, in dem die Eingangs genannten Teile integriert
sind, wobei auch noch weitere Bestandteile (wie beispielsweise eine Überwurfmutter
oder eine Überwurfschraube
zur Verschraubung einer Steckverbindung, eine Zugentlastung und
weiteres) vorhanden sein können.