DE19718448B4

DE19718448B4 - Elektrischer Steckverbinder

Info

Publication number: DE19718448B4
Application number: DE1997118448
Authority: DE
Inventors: Horst Braun; Anne Kramer; Michael Schweiger; Thomas Schnurpfeil
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: DE19718448A1

Abstract

Elektrischer Steckverbinder mit folgenden Merkmalen:
a) es ist ein Buchsenteil (1) mit einer im wesentlichen zylindrischen Kammer (11) vorgesehen;
b) es ist ein im wesentlichen in die Kammer (11) des Buchsenteils (1) einbringbares zylindrisches Stiftteil (2) vorgesehen;
c) an dem Stiftteil (2) oder an der Wand der Kammer (11) des Buchsenteils (1) ist eine ringförmige Nut (3) ausgebildet;
d) in der ringförmigen Nut (3) ist ein ringförmiges federndes Kontaktelement (4) angeordnet;
e) das Kontaktelement (4) erstreckt sich in radialer Richtung aus der Nut (3) über das Stiftteil (2) bzw. über die Wand der Kammer (11) des Buchsenteils (1) hinaus zur Kontaktierung des Buchsenteils (1) bzw. des Stiftteils (2);
f) wobei das Kontaktelement (4) eine ringförmig ausgebildete, in sich geschlossene Schraubenfeder ist, wobei die Schraubenwindungen gekippt zur Schraubenachse angeordnet sind;
dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmig federnde Kontaktelement (4) in einer weiteren Nut (8) in...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Steckverbinder mit folgenden Merkmalen: Es ist ein Buchsenteil mit einer im wesentlichen zylindrischen Kammer vorgesehen; es ist ein im wesentlichen in die Kammer des Buchsenteils einbringbares zylindrisches Stiftteil vorgesehen; an dem Stiftteil oder an der Wand der Kammer des Buchsenteils ist eine ringförmige Nut ausgebildet; in der ringförmigen Nut ist ein ringförmiges federndes Kontaktelement angeordnet; das Kontaktelement erstreckt sich in radialer Richtung aus der Nut über das Stiftteil, beziehungsweise über die Wand der Kammer des Buchsenteils hinaus zur Kontaktierung des Buchsenteils beziehungsweise des Stiftteils.
Aus der US 4,039,238 ist ein Kontaktelement bekannt, das in einer ringförmigen Nut in einem Buchsengehäuse angeordnet ist. Das Kontaktelement besteht aus einem ringförmig geschlossenen Band, aus dem Lamellen freigestanzt sind. Die Lamellen sind durch Biegung wie Jalousien angeordnet und stellen die Verbindung zwischen dem Stiftteil und der Nut in dem Buchsengehäuse her.
Aus der EP 430 225 B1 ist eine Dichtung als Abschirmung gegen sehr kurze elektromagnetische Wellen bekannt. Die Dichtung besteht aus einer relativ eng gewundenen, in sich geschlossen ringförmig ausgebildeten Schraubenfeder. Die einzelnen Windungen sind so angeordnet, dass die Dichtung, auch unter Belastung, keine elektromagnetische Energie durchlässt. Die Dichtung begrenzt insbesondere den Durchgang von elektromagnetischen Wellen im Längenbereich von 1 mm bis 6 mm. Um in diesem Bereich eine ausreichende Abdichtung zu erreichen, darf nirgendwo in der elektrischen Verbinderanordnung eine Spalt von mehr als 0.03 mm vorhanden sein. Die Dichtung zeichnet sich aus durch eine gleichbleibende Federwirkung, auch bei Temperatur- und Druckschwankungen.
In DE 482 563 C und in CH 447 304 C sind elektrische Steckverbinder beschrieben, bei denen eine ringförmige Schraubenfeder als Kontaktelement zur Anwendung kommt. Hierbei beschreibt DE 482 563 C eine Steckkontakteinrichtung mit einer oder mehreren quer zur Bewegungsrichtung des Steckers angeordneten Schraubenfedern, bei der die Feder oder die Federn zwischen Schienen mit Ausbuchtungen so angeordnet sind, dass sie beim Einsetzen des Stiftes seitlich auseinandergebogen werden. In CH 447 304 C ist eine elektrische Steckverbindung mit federnden, als Drahtwendelpakete ausgebildeten Elementen zwischen den Strom übertragenden Steckerteilen beschrieben, wobei die Drahtwendeln einen in Steckrichtung langgestreckten Querschnitt aufweisen.
In US 4 810 213 A sind Steckverbindungsanordnungen zwischen einem Buchsenteil und einem Stiftteil beschrieben, wobei zur Kontaktierung zwischen dem jeweiligen Buchsenteil und Stiftteil Federelemente in unterschiedlicher Ausprägung eingesetzt werden. Gemäß einer Ausführungsform werden schraubenförmige Spulen oder Spiralen in Nuten aufgenommen, die an der inneren Leiterwand des Buchsenkontakts angeordnet sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Anordnung einer Schraubenfeder gezeigt, bei der die Schraubenwindungen gekippt zur Schraubenachse angeordnet sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Steckverbindung anzugeben, bei der auch bei einem relativ grossen Spalt und grossen Toleranzunterschieden zwischen Stiftteil und Buchsenteil ein guter Stromdurchgang gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen elektrischen Steckverbinder gemäß Patentanspruch 1, insbesondere mit folgenden Merkmalen: Es ist ein Buchsenteil mit einer im wesentlichen zylindrischen Kammer vorgesehen; es ist ein im wesentlichen in die Kammer des Buchsenteils einbringbares zylindrisches Stiftteil vorgesehen; an dem Stiftteil oder an der Wand der Kammer des Buchsenteils ist eine ringförmige Mut ausgebildet; in der ringförmigen Nut ist ein ringförmiges federndes Kontaktelement angeordnet; das Kontaktelement erstreckt sich in radialer Richtung aus der Nut über das Stiftteil beziehungsweise über die Wand der Kammer des Buchsenteils hinaus zur Kontaktierung des Buchsenteils; beziehungsweise des Stiftteils; das Kontaktelement ist eine ringförmig in sich geschlossene Schraubenfeder, wobei die Schraubenwindungen gekippt zur Schraubenachse angeordnet sind.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Es ist von Vorteil, dass im elektrischen Steckverbinder das Stiftteil bei der Kontaktierung im wesentlichen in der Achse in der Steckrichtung gehalten wird. Dies wird dadurch erreicht, dass in mindestens zwei in Steckrichtung hintereinander angeordneten ringförmigen Nuten ringförmige federnde Kontaktelemente angeordnet sind.
Es ist auch von Vorteil, dass grosse seitliche Abweichungen von der Achse der Steckrichtung ausgeglichen werden können. Dies wird dadurch erreicht, indem das ringförmig federnde Kontaktelement in einer weiteren Nut in einem Ringteil angeordnet ist, das in der Nut des Buchsenteils beziehungsweise des Stiftteils in radialer Richtung verschiebbar und in tangentialer Richtung drehbar angeordnet ist.
Ausführungsbeispiele werden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch einen elektrischen Steckverbinder in der Steckrichtung,
2 einen Schnitt durch den Steckverbinder von 1 senkrecht zur Steckrichtung,
3 einen Schnitt durch ein Buchsenteil eines elektrischen Steckverbinders mit zwei in der Steckrichtung hintereinander angeordneten Kontaktelementen und
4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Steckverbinders mit einem Ringteil in der Nut des Buchsenteils.
1 zeigt schematisch den Kontaktierungsbereich eines elektrischen Steckverbinders, geschnitten in der Steckrichtung. Der elektrische Steckverbinder besteht aus einem Buchsenteil 1 mit einer im wesentlichen zylindrischen Kammer 11 und einen darin eingebrachten im wesentlichen zylindrischen Stiftteil 2. An der Wand der Kammer 11 des Buchsenteils 1 ist im Kontaktbereich eine ringförmige Nut 3 ausgebildet. In der ringförmigen Nut 3 ist ein ringförmiges federndes Kontaktelement 4 angeordnet. Im Schnitt von 1 ist das Stiftteil 2 innerhalb der Kammer 11 des Buchsenteils 1 in einer extrem exzentrischen Lage dargestellt. Hiermit soll angedeutet werden, wie die Kontaktierung des Stiftteils 2 zum Buchsenteil 1 auch bei einer grossen Differenz zwischen Buchsenteilinnendurchmesser und Stiftteilaussendurchmesser gewährleistet ist. Das ringförmige federnde Kontaktelement 4 erstreckt sich in radialer Richtung aus der Nut 3 über die Wand der Kammer 11 des Buchsenteils 1 hinaus zur Kontaktierung des Stiftteils 2. Das Kontaktelement 4 ist eine ringförmig ausgebildete, in sich geschlossene Schraubenfeder, wobei die Windungen der Schraube zur Achse der Schraube gekippt angeordnet sind. Durch die gekippte Anordnung der Schraubenwindungen wird erreicht, dass das Kontaktelement 4 bei einer Beanspruchung sich in der radialen Richtung und nicht in der axialen Richtung ausdehnt. Das Kontaktelement 4 ist in radialer Richtung federnd in der ringförmigen Nut 3 derart angeordnet, dass auf dem gesamten inneren und äusseren Umfang des Kontaktelements 4 die Punkte zur Kontaktierung des Stiftteils 2 und zur Kontaktierung des Buchsenteils 1, gleichmässig verteilt sind. Durch die Federwirkung des ringförmigen federnden Element 4 wird ein Versatz der Mittelachsen des Stiftteils 2 und der Kammer 11 im Buchsenteil 1 kompensiert.
In 2 ist die Anordnung von 1 in der gleichen Situation, jedoch geschnitten senkrecht zur Steckrichtung, dargestellt. Aus der Darstellung von 2 ist ersichtlich, dass die für die Kontaktierung zur Verfügung stehende Kontaktfläche bei dem hier dargestellten Grössenverhältnissen von Buchsenteil 1 und Stiftteil 2 stark eingeschränkt ist. Durch die Verwendung des ringförmigen federnden Kontaktelementes 4 wird die Kontaktfläche wesentlich vergrössert und gleichmässig über dem Umfang verteilt. Durch die Federwirkung schliesst sich der gesamte innere Umfang des Kontaktelements 4 am äusseren Umfang des Stiftteils 2 an und schliesst sich der gesamte äussere Umfang des Kontaktelements 4 der innere Durchmesser der ringförmigen Nut 3 des Buchsenteils 1 an.
In 3 ist ein Buchsenteil 1 mit zwei in zwei Nuten 3, 5 in der Steckrichtung hintereinander angeordneten federnden Kontaktelementen 4, 6 dargestellt. Durch die Anordnung von zwei federnden Kontaktelementen 4, 6 wird die zur Verfügung stehende Kontaktierungsfläche vergrössert und durch die Anordnung in axialer Richtung hintereinander wird zusätzlich erreicht, dass das Stiftteil 2 im Buchsenteil 1 besser geführt wird. Durch die Vergrösserung der zur Verfügung stehenden Federkraft wird eine Taumelkreisbewegung des Stiftteils 2 innerhalb vom Buchsenteil 1 begrenzt und neutralisiert. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Kontaktierung vom Stiftteil 2 zum Buchsenteil 1 im wesentlichen über die federnde ringförmige Kontaktelemente 4, 6 hergestellt wird.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen elektrischen Steckverbinders dargestellt. Wenn die Differenz zwischen Buchsenteilinnendurchmesser und Stiftteilaussendurchmesser noch grösser ist als die Strecke, die mit einem ringförmigen federnden Kontaktelement 4 überbrückt werden kann, wird in der Nut 3 des Buchsenteils 1 ein zusätzliches Ringteil 7 in radialer Richtung verschiebbar und in tangentialer Richtung drehbar angeordnet. Das Ringteil 7 weist eine weitere Nut 8 auf, in der das ringförmig federnde Kontaktelement 4 angeordnet ist. Durch die schwimmende Anordnung des Ringteils 7 in der Nut 8 wird ein leichtes Einstecken des Stiftteils 2 im Buchsenteil 1 erreicht. Auf diese Art und Weise können grosse Toleranzunterschiede ausgeglichen werden. Dies ist beispielsweise notwendig, wenn eine Vielzahl von Buchsenteilen 1 und Stiftteilen 2 in einer Linie angeordnet sind und gleichzeitig kontaktiert werden müssen. Um das Einstecken weiter zu erleichtern, sind das Buchsenteil 1 sowie das Ringteil 7 auf der Eintrittsseite und auch das Stiftteil 2 auf der Steckseite angeschrägt. Um die Einbringung des Ringteils 7 in dem Buchsenteil 1 zu ermöglichen, ist das Buchsenteil von 4 aus zwei miteinander verschraubbaren Teilen aufgebaut.
In 4 ist ersichtlich, wie im Ringteil 7 ein weiteres ringförmiges federndes Kontaktelement 9 angeordnet ist. Hiermit wird erreicht, dass auch bei der schwimmenden Bewegung des Ringteils 7 während des Steckens eine ausreichende Kontaktnormalkraft aufrecht erhalten wird.
Die Ausführungsbeispiele von 4, 1 und 3 können miteinander kombiniert werden. Es ist auch denkbar, die ringförmigen Nuten 3, 5 am Stiftteil 2 statt am Buchsenteil 1 anzuordnen. Durch die Federwirkung des ringförmigen Kontaktelements 4 in radialer Richtung wird, auch bei grossen Toleranzunterschieden, eine ausreichend hohe Kontaktnormalkraft während und nach dem Steckvorgang zwischen dem Buchsenteil 1 und dem Stiftteil 2 aufrechterhalten.

Claims

Elektrischer Steckverbinder mit folgenden Merkmalen: a) es ist ein Buchsenteil (1) mit einer im wesentlichen zylindrischen Kammer (11) vorgesehen; b) es ist ein im wesentlichen in die Kammer (11) des Buchsenteils (1) einbringbares zylindrisches Stiftteil (2) vorgesehen; c) an dem Stiftteil (2) oder an der Wand der Kammer (11) des Buchsenteils (1) ist eine ringförmige Nut (3) ausgebildet; d) in der ringförmigen Nut (3) ist ein ringförmiges federndes Kontaktelement (4) angeordnet; e) das Kontaktelement (4) erstreckt sich in radialer Richtung aus der Nut (3) über das Stiftteil (2) bzw. über die Wand der Kammer (11) des Buchsenteils (1) hinaus zur Kontaktierung des Buchsenteils (1) bzw. des Stiftteils (2); f) wobei das Kontaktelement (4) eine ringförmig ausgebildete, in sich geschlossene Schraubenfeder ist, wobei die Schraubenwindungen gekippt zur Schraubenachse angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmig federnde Kontaktelement (4) in einer weiteren Nut (8) in einem Ringteil (7) angeordnet ist, das in der Nut (3) des Buchsenteils (1) bzw. des Stiftteils (2) in radialer Richtung verschiebbar und in tangentialer Richtung drehbar angeordnet ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4) in radialer Richtung federnd in der ringförmigen Nut (3) angeordnet ist, derart, dass auf dem gesamten inneren und äusseren Umfang des Kontaktelements (4) Punkte zur Kontaktierung des Stiftteils (2) und des Buchsenteils (1) im wesentlichen gleichmässig verteilt sind.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens zwei in Steckrichtung hintereinander angeordneten ringförmigen Nuten (3, 5) ringförmige federnde Kontaktelemente (4, 6) angeordnet sind.