DE19936508C2 - Steckverbinder - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, der zur Verbindung mit Kontakten eines zugehörigen Gegenstücks vorgesehen ist. Dabei kann der Steckverbinder auch als Stecker, das Gegenstück als Dose bezeichnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, der zur Verbindung mit Kontakten eines zugehörigen Gegenstücks vorgesehen ist. Dabei kann der Steckverbinder auch als Stecker, das Gegenstück als Dose bezeichnet werden.

Derartige Steckverbinder bestehen üblicherweise aus einem, einen Kontakteinsatz aufnehmenden Steckerkörper am freien Ende und einem, mit dem Steckerkörper verriegelbaren Gehäuse, welches ein Kabel mit mehreren, zum Kontakteinsatz führenden Leitern, je nach Anzahl der Pole im Kontakteinsatz, aufnimmt.

Ein Steckverbinder dieser Art ist aus der EP 0 841 725 A1 bekannt und wird beispielsweise für Maschinen- oder Motorensteuerungen eingesetzt. Dabei werden bestimmte Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Steckverbindung gestellt.

In diesem Zusammenhang ist es aus der Praxis bekannt, die Bestandteile des Steckverbinders (Steckers) zu metallisieren, wobei ein Metall in einer dünnen Schicht aufgalvanisiert wird, um so eine leitende durchgehende Verbindung zu schaffen. Bei einem Leiterbruch reicht die Metallisierung häufig jedoch nicht aus, die gewünschte elektrische Sicherheit zu schaffen und metallisierte Oberflächen können dann an Spannung anlegen. Derartige Metallbeschichtungen von wenigen µm Dicke können auch keine Kurzschlußströme, insbesondere über 25 A führen, ohne dabei beschädigt zu werden, indem die Metallschicht verdampft.

In der EP 0 841 725 A1 wird anstelle eines metallisierten Kunststoffgehäuses deshalb zunächst ein reines Metallgehäuse vorgeschlagen. Zusätzlich ist vorgesehen, auf das abisolierte Leitungsende eines Schutzleiters eine Hülse aufzuschieben, die mit der Anschlußaufnahme eines zugeordneten Steckelementes verbunden ist und mit einem Mantelbereich aus diesem hervorsteht. Ferner soll eine Stichleitung vorgesehen werden, die mit ihrem ersten Leitungsende mit dem hervorstehenden Mantelbereich verbunden ist und deren zweites Leitungsende von innen mit dem abschirmenden Stecker- und/oder Dosengehäuse verbunden wird.

Auf diese Weise soll eine Verbindung zwischen dem abschirmenden Gehäuse und dem Schutzleiter bereitgestellt werden.

In besonderer Ausgestaltung dient der bekannte Steckverbinder dazu, ein Kabel elektrisch anzuschließen, welches ein äußeres Schirmgeflecht zur Abschirmung des Kabels aufweist. Hierzu wird das freigelegte Schirmgeflecht mit einer umlaufenden Ringdruckfeder umgeben, die von zwei Konusringen auf das Schirmgeflecht aufgepreßt wird. Der notwendige Anpreßdruck wird durch eine Endkappe des Steckverbinders aufgebracht, die über eine Dichtung auf einen der Konusringe einwirkt. Das zweite Leitungsende der Stichleitung ist mit mindestens einem der leitenden Konusringe verbunden oder es werden die Litzen der Stichleitung mittels der Ringdruckfeder auf das Schirmgeflecht aufgedrückt.

Der bekannte Steckverbinder ist jedoch relativ kompliziert aufgebaut und erfordert vor allem eine geometrische Anpassung des Steckverbinders und damit eine entsprechende Neukonstruktion der zugehörigen Anschlußelemente.

Ein Steckverbinder der eingangs genannten Art ist auch aus DE 196 15 158 A1 bekannt. Dieser Steckverbinder dient dazu, Kabel mit einer Abschirmung in Form eines Schirmgeflechts elektrisch anzuschließen. Dabei wird die freigelegte Abschirmung mit einem ringförmigen Abschirmungskontakt verbunden, so daß dieser Abschirmungskontakt die anzuschließenden Adern des Kabels umringt. Der Abschirmungskontakt wird innenseitig eines metallischen Gehäuses des Steckverbinders angeordnet, wobei er in Anlage an eine Innenwand des Gehäuses kommt. Auf diese Weise ist ein elektrischer Kontakt zwischen der Abschirmung und dem metallischen Gehäuse hergestellt.

Der Abschirmungskontakt gemäß DE 196 15 158 A1 ist in spezieller Ausführungsform als scheibenförmiges Federelement ausgebildet, das ausgehend von seinem etwa kreisförmig verlaufenden Innenrand sich in radialer Richtung erstreckende Ausnehmungen aufweist. Auf diese Weise sind abwechselnd Ausnehmungen und Stege gebildet. Innerhalb des Innenrandes ist Raum zum Hindurchführen des Kabels. Bei einer Ausgestaltungsform ist der Abschirmungskontakt als scheibenförmiges Federelement ausgebildet, welches an seinem Außenumfang vier gleichmäßig verteilte zungenförmige Federelemente aufweist, die in radialer Richtung federnd nachgiebig sind und so bemessen sind, daß sie die Innenwand des Steckergehäuses kontaktieren können.

Aus DE 39 15 960 A1 ist ein Kontaktelement für die Erdung und Abschirmung aus einem elektrisch leitenden Werkstoff in Form einer Hülse mit zylindrischer Gestalt bekannt. Das Kontaktelement ist zum Einsatz in eine übliche Steckverbindung bestimmt. Das insbesondere ringförmige Kontaktelement weist ein oberes Segment mit einem Kontaktbereich auf, über den der Kontakt mit dem metallischen Steckverbinder hergestellt wird. Es weist weiterhin ein unteres Segment auf mit einem Anschlußbereich, an den eine elektrische Leitung zur Erdung oder Abschirmung angeschlossen werden kann. In spezieller Ausführungsform weist das untere Segment eine Anschlußzunge auf, die das Aufschieben einer Kontaktklemme oder eines Kontaktschuhs ermöglicht.

Aus DE 43 41 103 C1 ist ein elektrischer Steckverbinder bekannt, der einen Trägerkörper aus Isoliermaterial aufweist. Die Oberfläche des Trägerkörpers ist allseitig - mit Ausnahme von Kontaktbereichen auf der Ober- und Unterseite eines Bodenteils des Trägerkörpers - mit einem elektrisch leitfähigen Überzug versehen.

Aus DE 92 18 209 U1 ist eine elektrische Steckverbindung bekannt, die miteinander kuppelbare Gehäusehälften aufweist. In den Gehäusehälften ist jeweils ein mit Kontaktelementen versehener Isolierkörpereinsatz vorgesehen. Beim Kuppeln der Gehäusehälften gelangen die Kontaktelemente miteinander in Kontakt. Die Oberflächen der Gehäusehälften sind mit einem gegen korrosive Einflüsse beständigen, elektrisch leitfähigen Überzug versehen.

Die DE 195 47 231 C2 beschreibt eine Befestigungsvorrichtung für Kabelstecker aus zwei Haltestäben und einem Spannelement für den Kabelstecker.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder der genannten Art anzubieten, der die hohen Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit der Verbindung erfüllt und so aufgebaut ist, daß er ohne weitere Maßnahmen anstelle eines herkömmlichen, metallisierten Steckverbinders eingesetzt werden kann.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, eine unmittelbare elektrische Verbindung zwischen einem Schutzleiter des Steckverbinders und dessen Metallgehäuse zu schaffen, ohne die Konstruktion des Steckverbinders an sich zu verändern.

Dabei geht die Erfindung von der weiteren Überlegung aus, unabhängig davon, ob das zugehörige Kabel bereits mit einem Schutzleiter ausgebildet ist, einen eigenständigen Schutzleiter, gegebenenfalls zusätzlich zu dem Schutzleiter des Kabels, vorzusehen.

Entsprechend kann der Steckverbinder in seiner Konstruktion unverändert bleiben. (Zusätzliche) Schutzleitermaßnahmen werden ergänzend vorgesehen.

Konkret bietet die Erfindung dazu zwei alternative Ausführungsformen an:
In beiden Fällen ist Ausgangspunkt ein bekannter Steckverbinder zur Verbindung mit Kontakten eines zugehörigen Gegenstücks mit einem, einen Kontakteinsatz aufnehmenden Steckerkörper am freien Ende und einem, mit dem Steckerkörper verriegelbaren Metallgehäuse, welches ein Kabel mit mehreren, zum Kontakteinsatz führenden Leitern aufnimmt. Die Verriegelung von Steckerkörper und Gehäuse kann über ein zugehöriges Verriegelungsglied erfolgen.

Bei der ersten Ausführungsform ist ein Schutzleiter vorgesehen, dessen eines Ende am Schutzleiterkontakt des Kontakteinsatzes angeschlossen ist und dessen anderes Ende auf einen Flachstecker eines gegen eine Wand des Metallgehäuses anliegenden, das Kabel umgreifenden metallischen Kontaktrings aufgesteckt ist.

Bei dieser Ausführungsform schafft der (zusätzliche) Schutzleiter die geforderte elektrische Sicherheit mit einer durchgehenden elektrischen Verbindung (über den Kontaktring) zum Metallgehäuse.

Die zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Kabel einen äußeren Metallschirm aufweist, der mit einem Abschnitt auf einen Flachstecker eines metallischen Kontaktrings aufgesteckt ist, der gegen die Innenwand des Metallgehäuses anliegt und das Kabel umgreift.

Die beiden Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden. In diesem Fall wird sowohl der zusätzliche Schutzleiter als auch der die Funktion eines zusätzlichen Schutzleiters übernehmende Metallschirm an ein und demselben Kontaktring befestigt.

Eine einfache und besonders sichere Verbindung zwischen Schutzleiter und Kontaktring stellt eine Steckverbindung dar. Zu diesem Zweck können der Kontaktring mit einem oder zwei korrespondierenden Flachsteckern und der Schutzleiter mit einer angecrimpten Steckerhülse ausgebildet sein.

Um die Bauform des Steckverbinders gegenüber bekannten Ausführungsformen möglichst unverändert lassen zu können sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, das Gehäuse in Axialrichtung des Kabels zweigeteilt auszubilden und den Kontaktring zwischen den Teilen des Gehäuses anzuordnen. Dies schafft bei der Konfektionierung (Verbindung der Schutzleiterenden mit dem Kontaktring) eine leichte Montagemöglichkeit. Außerdem kann der Kontaktring anschließend leicht in oder gegen einen zugehörigen Gehäuseteil geführt und dort zur Anlage gebracht werden. Der weitere Gehäuseteil wird anschließend aufgesetzt, zum Beispiel aufgeschraubt.

Der Kontaktring kann beispielsweise als Feder ausgebildet werden, wobei der Kontaktring umfangsseitig ein gewisses Übermaß gegenüber dem korrespondierenden Innenquerschnitt des zugehörigen Gehäuseteils aufweisen kann. Auf diese Weise ergibt sich beim Einsetzen des Kontaktringes in den Gehäuseteil eine besonders sichere Anlage und damit eine besonders sichere elektrische Verbindung. Wird der Kontaktring zwischen den Gehäuseteilen angeordnet entspricht der Durchmesser vorzugsweise dem Durchmesser der korrespondierenden Gehäuseteile im Kontaktbereich.

In allen Fällen ist der (zusätzliche) Schutzleiter mit dem Metallgehäuse verbunden.

Der Steckerkörper und der Kontakteinsatz können aus einem Isoliermaterial bestehen, wobei es genügt, die Umfangsfläche des Steckerkörpers sowie die Innen- und Außenflächen eines zugehörigen Verriegelungsteils (Verriegelungshülse) mit einer Metallschicht zu versehen, also zu metallisieren, wie dies eingangs beschrieben wurde.

Im Fall der ersten Ausführungsform, bei der zusätzlich zum Schutzleiter des Kabels ein weiterer Schutzleiter (ein weiteres Schutzleiterkabel) vorgesehen ist, welches mit dem Kontaktring verbunden wird, schlägt die Erfindung eine besondere Ausführungsform zur Schirmung des Kabels (der Kabelleiter) vor. Dabei wird ein Abschnitt des metallischen Schirms, der üblicherweise eine Netzform aufweist, über ein konisches Dichtungselement geführt, welches den Metallschirm nach Aufsetzen des Dichtungselementes gegen das Gehäuse gegen dessen metallische Innenfläche zur Anlage bringt. Dabei kann das Dichtungselement beispielsweise aus einem elastomeren Werkstoff bestehen, welcher nachgiebig ist und eine sichere Flächenpressung zwischen dem Dichtungselement und dem benachbarten Gehäuseabschnitt schafft.

Die beschriebenen Merkmale lassen sich vorteilhaft an einem Rundsteckverbinder realisieren, bei dem das Kabel, der Steckerkörper, das Gehäuse, das Dichtungselement und/oder der Kontaktring im wesentlichen konzentrisch zur Mittenlängsachse verlaufen. Die einzelnen Bauteile des Steckverbinders lassen sich dabei zum Beispiel gegeneinander verschrauben oder über Bajonettverschlüsse verrasten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Dabei zeigen - jeweils in schematisierter Darstellung -

Fig. 1 einen Steckverbinder in teilweiser Explosionsdarstellung in verschiedenen Stufen bei der Konfektionierung,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Steckverbinders in teilweiser Explosionsdarstellung in verschiedenen Stufen bei der Konfektionierung.

In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt.

Bei dem Steckverbinder gemäß den Fig. 1, 2 handelt es sich jeweils um Rundsteckverbinder. Beide Ausführungsformen umfassen folgende Bauteile (anhand der Fig. 1, 2 jeweils von links nach rechts aufeinanderfolgend):
Einen Steckerkörper 10 mit einem Kontakteinsatz 10k und eine den Steckerkörper 10 konzentrisch umgebende Verriegelungshülse 12. Im Steckerkörper 10 sind verschiedene Leiter 14l eines Kabels 14 festgelegt, einschließlich eines Schutzleiters 14s (Fig. 1b). Der Kontakteinsatz 10k weist stirnseitig Kontaktöffnungen 10o auf, in die zugehörige Stiftkontakte (nicht dargestellt) einer (ebenfalls nicht dargestellten) zugehörigen Dose gesteckt werden.

Steckerkörper 10 und Verriegelungshülse 12 bestehen aus Kunststoff. Die Umfangsfläche des Steckerkörpers 10 ist ebenso wie die Innen- und Außenseite der Verriegelungshülse 12 mit einer dünnen Metallschicht ausgebildet.

Hinter der Verriegelungshülse 12 ist ein Gehäuse 16 angeordnet, welches aus einem ersten Teil 16.1 und einem zweiten Teil 16.2 besteht. Der erste Gehäuseteil 16.1 läßt sich mit seinem vorderen Endabschnitt über den hinteren Teil 10h des Steckerteils 10 an diesem festlegen. Der hintere Gehäuseteil 16.2 kann über ein Innengewinde 16.2i auf einem korrespondierenden Außengewinde 16.1a des ersten Gehäuseteils 16.1 verschraubt werden.

Zwischen den Gehäuseteilen 16.1, 16.2 liegt ein Kontaktring 18. Der Kontaktring 18 ist umfangsseitig mit radial verlaufenden Einschnitten ausgebildet, die wechselseitig in Richtung auf die Verriegelungshülse 12 beziehungsweise entgegengesetzt leicht abgewinkelt sind. Der Außendurchmesser des Kontaktrings 18 entspricht im wesentlichen dem Außenumfang des Gewindeabschnittes 16.1a des ersten Gehäuseteils 16.1 beziehungsweise dem Innendurchmesser des Gewindeabschnittes 16.2i des zweiten Gehäuseteils 16.2.

Vom Kontaktring 18 stehen zwei Flachstecker 18h senkrecht ab. Sie verlaufen damit in Axialrichtung des Kabels 14. Der Kontaktring 18 besteht wie das Gehäuse 16 aus Metall.

Hinter dem zweiten Gehäuseteil 16.2 ist ein Dichtungselement 20 angeordnet, welches einen zylindrischen Abschnitt 20z und einen davor, in Richtung auf die Verriegelungshülse 12 sich verjüngenden konischen Abschnitt 20k aufweist, der umfangsseitig geriffelt ausgebildet ist. Das Dichtungselement 20 besteht aus einem elastomeren, nachgiebigen Werkstoff.

Hinter dem Dichtungselement 20 ist eine Mutter 22 mit einem Innengewinde 22i angeordnet, die unter Einschluß des Dichtungselementes 20 auf ein korrespondierendes Außengewinde 16.2a am rückwärtigen Abschnitt des zweiten Gehäuseteils 16.2 aufgesetzt (aufgeschraubt) werden kann.

Das Kabel 14 erstreckt sich, ausgehend vom Steckerkörper 10, mittig durch die zuvor beschriebenen Bauteile des Steckverbinders, also insbesondere die Gehäuseteile 16.1, 16.2, den Kontaktring 18, das Dichtungselement 20 und die Mutter 22.

Ein zusätzlicher Schutzleiter 24 wird gemeinsam mit dem Schutzleiter 14s am Schutzleiterkontakt im Kontakteinsatz 10k verbunden.

Der zusätzliche Schutzleiter 24 weist an seinem freien Ende eine Steckhülse 24s auf, die (Bild 1c) auf einen der Flachstecker 16h des Kontaktrings 18 beim Zusammenbau des Steckverbinders aufgesetzt wird.

Beim Zusammenbau des Steckverbinders (Fig. 1c bis 1e) werden die vorbeschriebenen Teile nach und nach in Richtung auf die Verriegelungshülse 12 verschoben und untereinander verbunden, wobei der zusätzliche Schutzleiter 24 eine durchgehende elektrische Verbindung über den Kontaktring 18 zum Gehäuse 16 schafft, welche die gewünschte elektrische Sicherheit des Steckverbinders bewirkt.

Beim Zusammenbau wird der Kontaktring 18 zwischen den Gehäuseteilen 16.1, 16.2 festgelegt, wobei der federartig gestaltete Außenumfang des Kontaktrings 18 für eine sichere, flächige metallische Anlage sorgt.

Fig. 1b läßt sich entnehmen, daß auf der Isolierung 14i des Kabels 14 ein Metallschirm (Metallnetz) 14m verläuft, der am vorderen Ende (in Richtung auf die Verriegelungshülse 12) nach hinten (in Richtung auf die Mutter 22) umgeschlagen ist.

Bei der Konfektionierung (Fig. 1d) wird der umgeschlagene Abschnitt des Schirms 14m auf den konischen Abschnitt 20k des Dichtungselementes 20 gelegt, der anschließend in den zweiten Gehäuseteil 16.2 geführt und über die Mutter 22 gesichert wird. Dabei kommt es ebenfalls zu einer metallischen Verbindung zwischen dem Schirm 14m und der Innenseite des Gehäuseteils 16.2 und damit gleichzeitig zu einer sicheren Schirmung der Leiter 14l beziehungsweise des Schutzleiters 14s des Kabels 14.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so daß nachstehend nur die Unterschiede zwischen beiden Ausführungsformen beschrieben werden.

Ein erster Unterschied besteht darin, daß beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 das Dichtungselement 20 fehlt.

Ein zweiter Unterschied besteht darin, daß ein vorderes Ende des Metallschirms 14m an einer Stelle mit einer Steckhülse 14h ausgebildet ist, welche bei der Konfektionierung des Steckverbinders an den zweiten Flachstecker 18h des Kontaktrings 18 befestigt wird. Auf diese Weise erhält die Schirmung 14m eine zusätzliche Schutzleiterfunktion.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Mutter 22 (mit innenliegender Dichtung zur Zugentlastung des Kabels 14) in Richtung auf die Verriegelungshülse 12 mit einem verjüngten Abschnitt ausgebildet ist, der ein Außengewinde 22a trägt, über das die Mutter 22 mit einem korrespondierenden Innengewinde (nicht dargestellt) des zweiten Gehäuseteils 16.2 verbunden wird, so daß der zweite Gehäuseteil 16.2 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auch kein Außengewinde 16.2a aufweist.

Claims (9)

1. Steckverbinder zur Verbindung mit Kontakten eines zugehörigen Gegenstücks, mit folgenden Merkmalen:

• 1. 1.1 einem, einen Kontakteinsatz (10k) aufnehmenden Steckerkörper (10) am freien Ende,
• 2. 1.2 einem, mit dem Steckerkörper (10) verriegelbaren Metallgehäuse (16), welches ein Kabel (14) mit mehreren, zum Kontakteinsatz (10k) führenden Leitern (14l), (14s), einschließlich eines Schutzleiters (14s), aufnimmt,

gekennzeichnet durch

• 1. 1.3 einen zusätzlichen Schutzleiter (24), dessen eines Ende am Schutzleiterkontakt des Kontakteinsatzes (10k) liegt und dessen anderes Ende auf einen Flachstecker (18h) eines gegen eine Wand des Metallgehäuses (16) anliegenden, das Kabel (14) umgreifenden metallischen Kontaktring (18) aufgesteckt ist.

2. Steckverbinder zur Verbindung mit Kontakten eines zugehörigen Gegenstücks, mit folgenden Merkmalen:

• 1. 2.1 einem, einen Kontakteinsatz (10k) aufnehmenden Steckerkörper (10) am freien Ende,
• 2. 2.2 einem, mit dem Steckerkörper (10) verriegelbaren Metallgehäuse (16), welches ein Kabel (14) mit mehreren, zum Kontakteinsatz führenden Leitern (14l) aufnimmt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. 2.3 das Kabel (14) einen äußeren Metallschirm (14m) aufweist, der mit einem Abschnitt auf einen Flachstecker (18h) eines gegen die Innenwand des Metallgehäuses (16) anliegenden, das Kabel (14) umgreifenden, metallischen Kontaktrings (18) aufgesteckt ist.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Metallgehäuse (16) in Axialrichtung des Kabels (14) zweigeteilt ist und der Kontaktring (18) zwischen den Gehäuseteilen (16.1, 16.2) liegt.

4. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Steckerkörper (10) und eine zugehörige Verriegelungshülse (12) aus einem Isoliermaterial bestehen, wobei die Umfangsfläche des Steckerkörpers (10) sowie die Innen- und Außenflächen der Verriegelungshülse (12) metallisiert sind.

5. Steckverbinder nach Anspruch 1, bei dem ein das Kabel (14) umgebender Metallschirm (14m) über eine Steckverbindung (14h, 18h) am Kontaktring (18) befestigt ist.

6. Steckverbinder nach Anspruch 1, bei dem das Kabel (14) einen Metallschirm (14m) aufweist, der abschnittweise über ein konisches Dichtungselement (20) geführt ist, welches den Metallschirm (14m) nach dem Aufsetzen des Dichtungselementes (20) gegen die metallische Innenfläche des Gehäuses (16) zur Anlage bringt.

7. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, konfektioniert als Rundsteckverbinder.

8. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kontaktring (18) als Feder ausgebildet ist.

9. Steckverbinder nach Anspruch 8, bei dem der Kontaktring (18) umfangsseitig radial verlaufende Schlitze aufweist.