DE202004010287U1

DE202004010287U1 - Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder

Info

Publication number: DE202004010287U1
Application number: DE202004010287U
Authority: DE
Original assignee: Coninvers Elektrotechnische Bauelemente GmbH
Current assignee: Coninvers GmbH
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2014-07-02

Abstract

Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder mit einem Steckerteil (1) und einer stufenlos drehbaren elektrischen Schleifkontaktierung (9) zum Anschluss des Steckerteils (1), gekennzeichnet durch
ein Paket von identischen, parallel zueinander angeordneten Kontaktblechen (6),
eine Vielzahl von Kontaktstiften (12), von denen jeweils mindestens ein Kontaktstift (12) mindestens ein Kontaktblech (6) kontaktiert und Einrichtungen (11) an den Kontaktblechen (6) zum direkten Kontaktieren der Kontaktbleche mit einer Leiterplatte (18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mehrpoligen elektrischen Steckverbinder für Verwendungen in der Geräteanschlusstechnik mit einem Steckerteil und einer stufenlos drehbaren Schleifkontaktierung zum Anschluss des Steckerteils.
Derartige Steckverbinder sind allgemein bekannt und im Einsatz und kommen bevorzugt beim Bau von elektrischen Geräten, Maschinen, Fahrzeugen und Anlagen zum Einsatz. Es wird damit bezweckt, dem Monteur, dem Installateur oder dem Anwender eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, eine elektrische Verbindung einfach, schnell und sicher herzustellen oder zu lösen. Dabei ist die Verbindungstechnik so ausgelegt, dass sie die Anschlusselemente sicher elektrisch verbindet und die Benutzer oder Bediener vor gefährlichen Spannungen schützt. In der Regel werden dazu Stecksysteme benutzt, welche aus einem mehrpoligen Stecker und einer mehrpoligen Buchse bestehen, die so. ausgelegt sind, dass sie die elektrischen Kontakte speziell vor mechanischen, thermischen und atmosphärischen Einflüssen weitgehend schützen.
In vielen Fällen vereinfacht es für den Anwender die Handhabung, wenn der Anschluss nicht gerade oder in einem fest vordefinierten Winkel zum Gerät ausgeführt ist, sondern zur besseren Zugänglichkeit in eine bevorzugte Richtung geschwenkt werden kann. Um dies zu ermöglichen werden der Anschlussflansch beweglich und die von den Steckkontakten abgehenden elektrischen Verbindungen flexibel ausgeführt. Üblicherweise werden dabei die Kontakte der Geräteflansche mittels angeschlagener Litzen oder durch einen flexiblen Leiterplattenverbinder auf eine Leiterplatte geführt, auf der die elektrische Verbindung meist durch Handlötstellen hergestellt wird.
Des weiteren sind auch Rotationsverbinder bekannt, an welchen ein Kabel fest angeschlossen ist oder ein Kabel über eine Buchse angeschlossen werden kann. Solche Rotationsverbinder werden eingesetzt, um beispielsweise bei elektrischen Geräten ein Verdrehen oder Verdrillen von Zuleitungen zu vermeiden. Wenn derartige Verdrehungen zu Verknotungen des Zuleitungskabels führen, kommt es nicht nur zu einem unschönen Aussehen, sondern es findet neben der mechanischen Belastung des Steckers oder des Kabels auch eine Verkürzung von der effektiv zur Verfügung stehenden Kabellänge statt. Da für solche Anwendungen der Drehwinkel nicht eingeschränkt werden kann, wird die elektrische Verbindung über einen Rotationskörper mit integriertem Anschlussstecker realisiert, bei dem mehrere koaxial angeordnete, zueinander isolierte Rohrleiter unterschiedlicher Länge durch Schleifkontakte tangential kontaktiert werden. In der DE 29803075 U1 ist ein solcher Rotationsverbinder dargestellt und im Detail beschrieben.
Für viele Anwendungen reicht jedoch eine einfachere und somit kostengünstiger herstellbare Ausführung aus, bei welcher der Drehwinkel auf kleiner 360° sowie die Anzahl der in der Praxis ausführbaren Drehvorgänge eingeschränkt sind; auch spielt die zum Verdrehen aufzuwendende Kraft eine untergeordnete Rolle.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine andere Möglichkeit vorzuschlagen, welche die Kontaktierung einer Leiterplatte mit einem stufenlos mehr als 180° drehbaren Steckerteil, auch mit asymmetrisch bestückten Polbildern, erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen mehrpoligen elektrischen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Bei dem erfindungsgemäßen mehrpoligen elektrischen Steckverbinder wird die elektrische Verbindung von einem in einem Anschlussflansch integrierten, mehrpoligen Steckerteil über eine stufenlos drehbare elektrische Schleifkontaktierung zur Anschlussstelle im Innern eines Gerätes geführt. Der Stecker, der mehr als 180° drehbar ist, erlaubt die Steckerstifte symmetrisch oder auch asymmetrisch anzuordnen. Die Drehbarkeit wird über eine elektrische Schleifkontaktierung realisiert, bestehend aus einem Stapel von identischen Kontaktblechen und einer zugeordneten Vielzahl von elektrischen Kontaktstiften, von denen jeweils mindestens ein Kontaktstift mindestens ein Kontaktblech kontaktiert. Es sind auch Lösungen für spezielle Anforderungen bzw. Anwendungen denkbar, bei denen eine elektrische Verbindung über mehrere Kontaktstellen geführt wird. Die Kontaktstifte der Schleifeinrichtung sind mit den nach außen führenden Steckerstiften des Steckerteils verbunden, während die Kontaktbleche zu den Verbindungsstellen im Geräteinneren führen. Es ist prinzipiell auch möglich, dieses Wirkungsprinzip umzukehren. Die Elemente des Schleifkontaktierung sind speziell so ausgebildet, dass eine direkte Kontaktierung von weiterführenden Kontaktstellen ermöglicht ist. Hierfür besitzen die Kontaktbleche spezielle Einrichtungen zum direkten Kontaktieren von Anschlussstellen einer auf einer Leiterplatte aufgebauten elektrischen Schaltung.
Beim Verdrehen des Steckerteils wird die interne Kontaktstelle der Schleifkontaktierung verschoben, und zwar derart, dass sie sich auf einer kreisförmigen Bahn konzentrisch zur Mittelachse eines Anschlussflansches bewegen. Da ein elektrischer Anschluss in der Regel mehrpolig ausgeführt ist, müssen die kreisförmigen Bahnen so angelegt sein, dass sie sich nicht berühren oder sogar schneiden. Um dies zu gewährleisten, ist das Kontaktblech vorzugsweise so gestaltet, dass es mehrere konzentrisch angeordnete, kreisförmige Schleifkontaktführungen aufweist. In einer anderen vorteilhaften Ausbildung enthält ein solches Kontaktblech alle Kontaktbahnen der vorkommenden Kontakte.
Um eine dauerhaft sichere elektrische Kontaktierung zu gewährleisten, ist es notwendig, einen ausreichend starken Kontaktdruck zwischen den Kontaktstiften und den Kontaktblechen herzustellen und aufrecht zu erhalten. Vorzugsweise werden die in den Kontaktblechen enthaltenen Schleifkontaktführungen als federnde Schlitze ausgebildet. Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass die Konturen der Schleifkontaktführung geschlossen sind, um gegenüber Vibrationen, Schockbelastungen und thermischen Belastungen resistent zu sein.
Zur einfacheren Ausgestaltung der in die Kontaktbleche eingreifenden Kontaktstifte und der zugehörigen Lagerung des drehbaren Steckerteils erweist es sich als vorteilhaft, die Kontaktbleche parallel anzuordnen und axial zur Mittelachse des Anschlussflansches auszurichten. Es ist klar, dass die Kontaktbleche elektrisch isoliert und verdrehsicher eingebaut und fixiert werden müssen. Dies geschieht zweckmäßigerweise dadurch, dass man sie in ein Lagergehäuse aus Isolierstoff, üblicherweise aus Kunststoff montiert, welches mit dem Gehäuse eines Gerätes form- und kraftschlüssig verbunden ist oder an der Leiterplatte, vorzugsweise durch eine Steck- oder Rastverbindung, befestigbar ist.
Um eine einfache, schnelle und kostengünstige mechanische und gleichzeitig elektrische Verbindung der Schleifkontaktierung mit einer Leiterplatte zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Einrichtungen der Kontaktbleche zum direkten Kontaktieren der Leiterplatte als feststehende, aus den Kontaktblechen herausragende Kontaktspitzen auszuführen. Auf diese Weise kann durch Einpressen der Kontaktspitzen in Kontakthülsen der Leiterplatte mittels einer Vorrichtung einfach eine Kontaktierung vorgenommen werden.
Die Verbindung von den Steckanschlüssen des Steckerteils zu den Kontaktblechen der Schleifkontaktierung erfolgt über elektrisch leitfähige Kontaktstifte, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie in der Regel nur eine Kontaktbahn eines Kontaktbleches kontaktieren und zur Übertragung benutzen. Dies geschieht bevorzugt dadurch, dass die Kontaktstifte stufig angeordnet sind und/oder eine unterschiedliche Länge besitzen.
Um einen sicheren Kontakt vom Kontaktstift zum Kontaktblech an der Schleifkontaktführung herzustellen, sind die Kontaktstifte vorzugsweise so gestaltet, dass sie über eine Verdickung am oberen Ende verfügen, mit welcher sie in die zugeordnete Schleifkontaktführung eingreifen und dort in Verbindung mit den federnden Schlitzen des Kontaktbleches die elektrische Kontaktierung sicherstellen.
Solche drehbaren Steckerteile müssen die Funktion auch während des Drehvorgangs sowie bei axial angreifenden Kräften sicherstellen. Das heißt, es dürfen dabei keine Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Kontakten auftreten. Daher hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Schaft des Kontaktstiftes am Umfang zumindest teilweise elektrisch isoliert ist. Damit wird sicher verhindert, dass mehrere Kontaktbleche des Kontaktblechstapels gleichzeitig elektrisch kontaktiert werden.
Die Drehbarkeit des Steckerteils wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass das Steckerteil als Anschlussflansch ausgebildet ist und mehrere Rasthaken besitzt mit denen über eine Verrastung eine formschlüssige Verbindung zum Anschlussgehäuse eines Gerätes hergestellt wird. Dabei greifen die Kontaktstifte durch die Gehäuseöffnung in den im Anschlussgehäuse eingebauten Kontaktblechstapel ein. Durch Drehen des abgewinkelten Anschlussflansches werden die Kontaktstifte in den Schleifkontaktführungen koaxial zur Achse der Kontaktbleche bewegt. Durch geeignete Maßnahmen ist es möglich, den beweglichen Teil in seiner relativen Lage zum Anschlussgehäuse zu fixieren. Des weiteren können zweckmäßigerweise durch den Einbau von Dichtelementen zwischen Anschlussflansch und Anschlussgehäuse die Schleifkontaktführungen vor Umwelteinflüssen geschützt werden. Durch die Erfindung wird die Kontaktierung von elektrischen Anschlüssen erlaubt, die in zwei unterschiedlichen, um 90° versetzt angeordneten räumlichen Ebenen angeordnet sind, wobei identische Kontaktbleche verwendet werden, was sich besonders kostengünstig auf die Herstellung auswirkt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es stellen dar:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen mehrpoligen elektrischen Steckverbinders mit verdrehtem Steckerteil, welches an einem Anschlussgehäuse fixiert ist;
2 eine Seitenansicht des Steckverbinders gemäß 1 mit Blick auf die Steckerseite;
3 eine Seitenansicht des Steckverbinders mit Blick auf das Anschlussgehäuse und die eingebaute Schleifkontaktierung;
4 eine Seitenansicht auf die im Anschlussgehäuse montierten Kontaktbleche mit den axial angeordneten Schleifkontaktführungen;
5 eine vergrößerte detaillierte Darstellung der Schleifkontaktierung in Seitenansicht gemäß 3.
1 zeigt den mehrpoligen elektrischen Steckverbinder mit dem drehbar gelagerten Steckerteil 1, welches an einem Anschlussgehäuse 2 befestigt ist. Das Steckerteil 1 besitzt eine Vielzahl von Steckerstiften 4, die frontseitig so ausgebildet und angeordnet sind, dass eine elektrische Kontaktierung über ein entsprechendes buchsenförmiges Gegenstück hergestellt werden kann. Die mechanische Fixierung und die Arretierung des Gegenstückes wird über einen Gewindeflansch 8, welcher im drehbaren Steckerteil 1 ausgeführt ist, und eine Überwurfmutter am Gegenstück realisiert. An das Anschlussgehäuse 2, das beispielsweise der Aufnahme von speziellen elektronischen Modulen auf einer Leiterplatte 18 (5) dient, wird die Leiterplatte 18 angebaut, welche das Steckerteil 1 direkt kontaktiert. Das Steckerteil 1 ist gegenüber dem Anschlussgehäuse 2 um mehr als 180° drehbar und kann durch geeignete Maßnahmen in jeder Position fixiert werden.
2 zeigt eine Ansicht der Stirnseite des Steckerteils 1 mit fünf elektrischen Steckerstiften 4. Die Steckerstifte sind dabei symmetrisch um die Mittelachse des Gewindeflansches 8 angeordnet, wobei ein Steckerstift auf der Mittelachse liegt. Der Steckerteil 1 ist in dieser speziellen Ausführung so positioniert, dass die Drehachse des Steckerteils 1 symmetrisch zu einer Symmetrieachse des Anschlussgehäuses 2 liegt.
3 zeigt eine Seitenansicht des Steckverbinders mit Blick auf das Anschlussgehäuse 2 mit der eingebauten Schleifkontaktierung 9. Die der Anzahl der Steckerstifte entsprechende Menge von fünf Kontaktblechen 6 sind im Steckergehäuse 20 eingesteckt. Sie sind parallel mit Abstand elektrisch isoliert angeordnet und axial zu einer Drehachse ausgerichtet. Die einzelnen Kontaktbleche 6 sind identisch ausgeführt und lagegleich eingebaut. Das Steckerteil 1 ist von außen mit dem sich am Anschlussflansch 5 angespritzten Rasthaken 7 durch eine Bohrung im Anschlussgehäuse 2 geführt und dort mit diesem verrastet. Die ebenfalls durch diese Bohrung geführten Kontaktstifte kontaktieren die Kontaktbleche 6.
4 zeigt eine Seitenansicht auf die im Anschlussgehäuse 2 montierten Kontaktbleche 6 mit den axial ausgerichteten Schleifkontaktführungen 10. Die Kontaktbleche 6 weisen fünf konzentrisch angeordnete, kreisbogenförmig ausgestaltete Schleifkontaktführungen 10 auf, wobei die im Zentrum liegende Führung als Bohrung ausgeführt ist. Die Stege 19 zwischen den einzelnen Führungen sind so ausgebildet, dass sie über eine Federwirkung einen ausreichenden Kontaktdruck auf die Verdickung 15 am oberen Ende der Kontaktstifte 12 bewirken. In einer Grundstellung stehen alle fünf Kontaktstifte 12 am linken Ende der jeweiligen Schleifkontaktführung 10. Durch Drehen des Steckerteils um dessen Drehachse werden alle fünf Kontaktstifte gleichzeitig um den entsprechenden Drehwinkel in ihren Schleifkontaktführungen 10 bewegt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass das Polbild anders ist, als im Steckerbild 1 in 2 gezeigt. Dies ist für die Funktion erforderlich und entsprechend den Erfordernissen anpassbar. Die Kontaktstifte 12 bilden mit den Steckerstiften 4 jeweils ein Teil, die entsprechend in dem nicht dargestellten inneren Bereich des Steckerteils 1 gebogen sind. Das Kontaktblech 6 weist an einer Ecke eine Kontaktspitze 11 auf, mit der eine direkte Kontaktierung einer bestückten Leiterplatte 18 möglich ist. Dazu werden die Spitzen der Kontaktbleche 6, die stapelförmig angeordnet sind, in zugeordnete Kontaktbuchsen der Leiterplatte eingepresst und diese mit dem Anschlussgehäuse verrastet.
5 zeigt eine vergrößerte detaillierte Darstellung der Schleifkontaktierung in einer Seitenansicht gemäß 3. In dieser Zeichnung wird dargestellt, dass die Kontaktstifte 12 stufig angeordnet sind und an ihrer Spitze eine Verdickung 15 besitzen, mit der sie in die jeweilige Schleifkontaktführung eingreifen. Die durch die unterschiedliche Länge der Kontaktstifte 12 und die hintereinander platzierten Kontaktbleche 6 wird jedem Kontaktblech 6 genau ein Kontaktstift 12 zugeordnet. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den einzelnen Kontakten sind die Kontaktstifte 12 an ihrem Umfang im Bereich der Kontaktbleche 6 mit einer elektrischen Isolierung 14 versehen. Der Anschlussflansch des Steckerteils 1 ist zum Anschlussgehäuse 2 über einen Dichtring 13 gegen Umwelteinflüsse abgedichtet. Die Leiterplatte 18 ist mit dem Anschlussgehäuse 2 verbunden und kontaktiert die Kontaktspitzen 11 der Kontaktbleche 6.

Claims

Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder mit einem Steckerteil (1) und einer stufenlos drehbaren elektrischen Schleifkontaktierung (9) zum Anschluss des Steckerteils (1), gekennzeichnet durch ein Paket von identischen, parallel zueinander angeordneten Kontaktblechen (6), eine Vielzahl von Kontaktstiften (12), von denen jeweils mindestens ein Kontaktstift (12) mindestens ein Kontaktblech (6) kontaktiert und Einrichtungen (11) an den Kontaktblechen (6) zum direkten Kontaktieren der Kontaktbleche mit einer Leiterplatte (18).
Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (6) mehrere konzentrisch angeordnete, kreisbogenförmige Schleifkontaktführungen (10) aufweist.
Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkontaktführungen (10) als federnde Schlitze (17) ausgebildet sind.
Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbleche (6) parallel und axial ausgerichtet und elektrisch isoliert sind.
Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung der Kontaktbleche (6) zum direkten Kontaktieren, als aus den Stirnseiten der Kontaktbleche (6) herausragende Kontaktspitzen (11) ausgebildet sind.
Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Paket von Kontaktblechen (6) in ein Steckergehäuse (20), das an der Leiterplatte (18) fixierbar ist, einsteckbar und vorzugsweise verrastbar ist.
Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (12) eine unterschiedliche Länge zur Kontaktierung eines Kontaktbleches (6) aufweisen.
Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (12) einen sich verjüngenden Schaft (16) und am Ende eine Verdickung (15) aufweisen, die in die federnden Schlitze (17) der kreisförmigen Schleifkontaktführungen (10) eingreifen.
Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (16) der Kontaktstifte (12) zumindest teilweise am Umfang eine elektrische Isolierung (14) aufweisen.
Mehrpoliger elektrischer Steckverbinder nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerteil (1) drehbar mit einem Anschlussflansch (5) befestigt ist, mit dem der Steckverbinder zusammen mit den auf der anderen Seite des Anschlussflansches (5) befindlichen Kontaktstiften (12) und den Schleifkontaktführungen (10) an einem Anschlussgehäuse (2), an dem die Leiterplatte (18) anbaubar ist, befestigbar ist.