EP3566266B1 - Stecker mit in axialrichtung vor kontaktelementen angeordneten schirmkontaktzungen - Google Patents

Description

Gebiet der Technik
• Die Erfindung betrifft einen mit einem jeweils mit einer Ader eines Kabels verbindbare oder verbundene, sich in der Richtung einer Steckerachse erstreckende Kontaktelemente tragenden Kontaktträger und mit einer einzelnen, sich auf einer Kreisbogenlinie um die Steckerachse und in Richtung der Steckerachse erstreckende, insbesondere um die Steckerachse gewölbte Schirmkontaktzungen ausbildenden Schirmkontaktanordnung.
Stand der Technik
• Die DE 103 35 609 A1 beschreibt einen Stecker mit einem Schirm, wobei eine Schirmkontaktanordnung mehrere sich in gleichmäßiger Umfangsverteilung um einen Kontaktträger angeordnete, einzelne Kontaktzungen aufweist, die an einer Zylindermantelwand des Kontaktträgers anliegen.
• Die GB 2 066 591 beschreibt einen zu einem Zylinder gebogenen Metallstreifen, der nach radial auswärts ragende Kontaktfedern aufweist und der an einer Zylindermantelwand eines Kontaktträgers befestigt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stecker auszubilden, über dessen Kontaktelemente Ströme oder Signale übertragen werden können und über dessen Kontaktschirmanordnung hohe Ströme, insbesondere zum Ableiten eines Blitzes übertragen werden können.
• Gelöst wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellen.
• Zunächst und im Wesentlichen ist vorgesehen, dass ein Stecker einen Kontaktträger aufweist. Der Kontaktträger ist bevorzugt aus Kunststoff oder einem anderen elektrisch isolierenden Material gefertigt und trägt eine Mehrzahl sich in Richtung einer Steckerachse erstreckende Kontaktelemente, die beim Zusammenstecken des Steckers mit einem Gegenstecker in elektrischen Kontakt zu Gegenkontaktelementen treten. Radial außerhalb der Kontaktelemente erstreckt sich auf einer ersten Kreisbogenlinie um die Steckerachse eine Schirmkontaktanordnung. Die Schirmkontaktanordnung bildet eine Vielzahl von einzelnen Schirmkontaktzungen aus. Die Schirmkontaktzungen besitzen jeweils einen Endabschnitt, der in Achsrichtung vor dem Kontaktträger und den Kontaktelementen angeordnet ist. Der Endabschnitt besitzt radial nach außen weisende Kontaktfedern. Ein derart ausgebildeter Stecker ist in der Lage, über die mit entsprechenden Gegenkontaktelementen in Kontakt gebrachte Kontaktelemente Signale zu übertragen. Die Schirmkontaktanordnung ist mit einer Kabelabschirmung verbunden, über die die Adern des Kabels gegenüber Störfeldern abgeschirmt sind. Über den Schirm des Kabels können aber auch Störströme und insbesondere Störströme, die auf einen Blitzeinschlag zurückzuführen sind, in die Erde abgeleitet werden. Die erfindungsgemäß ausgebildeten Schirmkontaktzungen treten in Schlitze eines Gegensteckers ein. Der Gegenstecker hat einen zentralen Bereich, in dem die Gegenkontakte angeordnet sind. Die Schlitze zum Einstecken der Schirmkontaktzungen können Schlitze in einem Metallkörper sein, der den Gegenkontaktträger des Gegensteckers umgibt. Der Metallkörper ist über geeignete Mittel geerdet. Die Wände des Schlitzes bilden Kontaktflächen, mit denen Kontaktfedern in Berührung treten, die einem Endabschnitt einer Schirmkontaktzone zugeordnet sind. Die Kontaktfedern sind so ausgebildet, dass sie radial nach außen weisen. Erfindungsgemäß sind die Kontaktfedern unter Ausbildung jeweils eines Fensters aus dem Endabschnitt der Schirmkontaktzunge freigeschnitten. Der Endabschnitt der Schirmkontaktzunge hat bevorzugt eine rechteckige Umrisskontur. Die Schirmkontaktzungen sind bevorzugt in einer gleichmäßigen Umfangsverteilung um die Steckerachse angeordnet und erstrecken sind in Axialrichtung, wobei sie um die Steckerachse gewölbt sind. Die Schirmkontaktzungen erstrecken sich somit entlang einer Zylindermantelfläche. Die Schirmkontaktzungen sind von sich in Achsrichtung erstreckenden Fortsätzen eines zu einer Hülse gebogenen Blechstreifens gebildet, wobei der Blechstreifen von einer Spritzgussmasse des Kontaktträgers umspritzt ist. Zwischen den bevorzugt vier in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die Steckerachse angeordneten Schirmkontaktzungen können radial nach außen ragende Vorsprünge des Kontaktträgers vorgesehen sein. Diese Vorsprünge können untereinander gleich sein. Bevorzugt sind die Vorsprünge aber untereinander verschieden und bilden Codiernasen aus, mit Hilfe derer der Stecker nur in einer definierten Drehstellung mit dem Gegenstecker zusammengesteckt werden kann. Der Gegenstecker besitzt bevorzugt eine Ausnehmung, in die der Kopf des Steckers eingesteckt werden kann, wobei die Wand der Ausnehmung Codierausnehmungen aufweist, in die die Codiernasen eintreten können. Beim Zusammenstecken von Stecker und Gegenstecker treten zunächst die in axialer Richtung frei über die Stirnseite des Kontaktträgers ragenden Schirmkontaktzungen in die zugeordneten Einsteckschlitze des Gegensteckers. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktelemente Kontaktstifte oder Kontakthülsen sind, wobei die Kontaktstifte in Kontakthülsen des Gegensteckers oder Kontaktstifte des Gegensteckers in die Kontakthülsen des Steckers treten können. Die Kontaktelemente sind bevorzugt in einer Aussparung des Kontaktträgers angeordnet, wobei die Aussparung von einem ringförmigen Rand umgeben sein kann. Bei der Ausnehmung handelt es sich bevorzugt um eine topfförmige Ausnehmung, in die beim Zusammenstecken des Steckers und des Gegensteckers der die Kontaktelemente des Gegensteckers tragende Sockel eintreten kann. Die Kontaktelemente des Steckers entspringen dem Boden der Ausnehmung und besitzen eine axiale Länge, die geringer ist als die axiale Tiefe der Ausnehmung, so dass ihre freien Enden innerhalb der Ausnehmung angeordnet sind. Die Kontaktfedern sind über eine Biegekante, die entlang des Randes des Fensters verläuft, mit der Schirmkontaktzunge verbunden. Die Biegekante erstreckt sich bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Steckerachse und verläuft in Umfangsrichtung. Die Biegekanten aller kreisförmig um die Steckerachse angeordneten Schirmkontaktzungen verlaufen somit bevorzugt auf einer Kreisbogenlinie bzw. bilden sekantenförmige Abschnitte einer Kreisbogenlinie. An die Biegelinie schließt sich ein erster im Wesentlichen ebener Schenkel der Kontaktfeder an, der schräg zur Steckerachse gerichtet ist. An eine Scheitellinie, die ebenfalls von einer Biegelinie gebildet wird, schließt sich ein zweiter, freier Schenkel der Kontaktfeder an. Die Scheitellinie verläuft auf einer radial äußeren Umfangslinie. Es handelt sich um eine zweite Kreisbogenlinie, deren Radius größer ist als der Radius der ersten Kreisbogenlinie. Das freie Ende des freien Schenkels der Kontaktfeder ist gerundet. In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt der Stecker auf seiner den Schirmkontaktzungen gegenüberliegenden Seite einen sich in Richtung der Steckerachse erstreckenden Griff, der von einem Flachabschnitt ausgebildet sein kann und der an seinem Ende eine Öffnung besitzt. Bevorzugt ragt das Kabel in einem spitzen Winkel vom Griff bzw. der Steckerachse ab. Im Bereich eines Kopfes des Steckers, dem die Schirmkontaktzungen entspringen, besitzt der Stecker einen kreisförmigen Umriss, wobei die Steckerachse durch die Mitte des Kopfes verläuft.
• Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine aus einem Stecker und einem Gegenstecker bestehende Steckeranordnung, wobei der Kopf des Steckers in eine Ausnehmung des Gegensteckers eingesteckt werden kann. Der Boden der Ausnehmung des Gegensteckers wird bevorzugt von einer elektrisch leitenden Kontaktplatte ausgebildet, die sich um den Sockel erstreckende Kontaktschlitze aufweist, in die die Schirmkontaktzungen eingreifen können. Der Sockel des Gegensteckers greift dabei in die Ausnehmung des Steckers, so dass die Kontaktelemente des Steckers in elektrisch leitende Anlage an Kontaktelemente des Gegensteckers treten können. Die axiale Länge der Schirmkontaktzungen und die Materialstärke der Kontaktplatte sind bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass der vom freien Ende der Schirmkontaktzunge weg weisende Schenkel der Kontaktfeder am rückwärtigen Rand der Kontaktplatte anliegt und dadurch nicht nur eine elektrische Leitverbindung zwischen Schirmkontaktzunge und Kontaktplatte, sondern auch eine Rastverbindung ausbildet. Beim Einstecken der Schirmkontaktzunge in den Kontaktschlitz wirkt der zum freien Ende der Schirmkontaktzunge hin weisende Schenkel der Kontaktfeder als Auflaufschräge, so dass sich die Kontaktfeder beim Einstecken in den Kontaktschlitz um die Biegelinie verformt, bis der Scheitel zwischen den beiden Schenkeln der Kontaktfeder in den Kontaktschlitz eingetreten ist. Im vollständig eingesteckten Zustand liegt der Scheitel zwischen den beiden Schenkeln der Kontaktfeder bevorzugt auf der von der Ausnehmung des Gegensteckers weg weisenden Seite der Kontaktplatte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steckers mit einem Gegenstecker;

Fig. 2

vergrößert den Ausschnitt II in Fig. 1;

Fig. 3

weiter vergrößert eine Seitenansicht auf den Stecker,

Fig. 4

eine Stirnseitenansicht auf den Stecker,

Fig. 5

einen Schnitt gemäß der Linie V - V in Fig. 4,

Fig. 6

einen Gegenstecker in einer perspektivischen, teilweise aufgebrochenen Darstellung,

Fig. 7

den Gegenstecker in einer zweiten perspektivischen Darstellung aufgebrochen,

Fig. 8

den Schnitt gemäß der Linie VIII - VIII in Fig. 7,

Fig. 9

den Schnitt IX - IX in Fig. 11,

Fig. 10

den Schnitt X - X in Fig. 11 eines in einen Gegenstecker 20 gesteckten Steckers und

Fig. 11

einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie XI -XI in Fig. 9.

Beschreibung der Ausführungsformen
• Der in den Zeichnungen dargestellte Stecker wird insbesondere als Stecker zum Verbinden einer Signalleitung mit einem Gegenstecker an einem Windkraftwerk verwendet. In den Stecker mündet ein Kabel 16, welches einen äußeren Mantel und einen unterhalb des äußeren Mantels angeordneten Schirm aufweist. Der Schirm umgibt zumindest drei Adern, die jeweils mit einem Kontaktelement 1 innerhalb des Steckergehäuses verbunden sind. Beim Ausführungsbeispiel sind fünf Kontaktelemente vorgesehen. Der Schirm ist mit einem Schirmblech verbunden, welches vier Schirmkontaktzungen 3 ausbildet.
• Die Kontaktelemente 1 sind im Ausführungsbeispiel als Kontaktstifte ausgebildet und entspringen dem Boden einer becherförmigen Ausnehmung 14, die einen kreisringförmigen Rand 15 aufweist. Durch das Zentrum des Bodens der Ausnehmung 14 verläuft eine gedachte Steckerachse A. Der Rand 15 verläuft auf einer Kreisbogenlinie um die Steckerachse A. Die Ausnehmung 14 besitzt einen im Wesentlichen ebenen Boden 18, dem die Kontaktelemente 1 entspringen. Die freien Enden der Kontaktelemente 1 liegen innerhalb der Ausnehmung 14. Die axiale Länge der Kontaktelemente 1 ist geringer als die Tiefe der Ausnehmung 14, also das Abstandsmaß zwischen dem Rand 15 und dem Boden 18.
• Der Schirmkontaktträger, der von einem zu einem Zylinder gebogenen Blech oder von einem zylinderförmigen Körper gebildet sein kann, erstreckt sich ebenfalls auf einer kreisbogenförmigen Linie um die Steckerachse A. Ein hülsenförmiger Abschnitt des Schirmkontaktträgers ist in den aus Kunststoff bestehenden Kontaktträger 2 eingespritzt.
• Aus dem Kontaktträger 2 treten stirnseitig vier auf einer Kreisbogenlinie angeordnete Schirmkontaktzungen 3 aus Metall heraus. Die einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss aufweisenden Schirmkontaktzungen 3 überragen dabei die Stirnseite des Kontaktträgers 2. Die Schirmkontaktzungen 3 liegen somit in Richtung der Steckerachse A frei vor dem Kontaktträger 2 und insbesondere vor der Öffnung der Ausnehmung 14 und den Enden der Kontaktelemente 1.
• Es sind in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die Steckerachse A angeordnete Schirmkontaktzungen 3 vorgesehen, zwischen denen sich jeweils Vorsprünge aus dem Material des Kontaktträgers 2 erstrecken. Die Vorsprünge sind im Ausführungsbeispiel untereinander verschieden ausgestaltet und bilden Codiernasen 10, 11, 12, 13 aus. Die Codiernasen 11, 13 sind in der Stirnseitendraufsicht spiegelbildlich gestaltet. Die sich zwischen den Codiernasen 11 und 13 erstreckenden Codiernasen 10 und 12 unterscheiden sich in ihrer in Umfangsrichtung gemessenen Querschnittsstärke.
• Jede der mehreren Schirmkontaktzungen 3 besitzt eine gewölbte Gestalt und in Radialrichtung nach außen ausgebogene Kontaktfedern 4.
• Die Kontaktfeder 4 besitzt zwei sich in einer Scheitellinie 7 treffende, dachförmig abgewinkelte Schenkel 6, 8. Der Schenkel 8 ist über eine Biegekante 5 mit einem vom Kontaktelement 1 weg weisenden Rand eines Fensters 9 der Schirmkontaktzunge 3 verbunden, aus welchem Fenster 9 die Kontaktfeder 4 durch Stanzen oder dergleichen freigeschnitten ist. Das freie Ende des Schenkels 8 kann beim Ausüben eines radialen Drucks auf die Scheitellinie 7 in das Fenster 9 elastisch einschwenken.
• Auf der den Schirmkontaktzungen 3 gegenüberliegenden Seite ragt von dem einen kreisförmigen Grundriss aufweisenden, den Kontaktträger 2 ausbildenden Kopf des Steckers ein Griff 17 ab, der eine flache Gestalt und an seinem freien Ende eine kreisförmige Öffnung besitzt. Das Kabel 16 ragt in einem spitzen Winkel schräg zur Steckerachse A vom Griff 17 ab. Der in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Stecker ist in der Lage, in einen Gegenstecker, wie er in den Figuren 6 bis 8 dargestellt ist, eingesteckt zu werden, so dass sich eine Anordnung ergibt, wie sie die Figuren 9 bis 11 zeigen.
• Der Gegenstecker 20 besitzt eine aus Metall bestehende Kontaktplatte 26, die eine zentrale Öffnung besitzt, durch die ein Sockel 21 hindurch ragt, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und der an seiner Stirnseite Öffnungen aufweist, in denen Kontaktelemente 25 stecken, die mit den Kontaktelementen 1 des Steckers in eine elektrische Leitverbindung bringbar sind. Der Sockel 21 besitzt einen derartigen Durchmesser und eine derartige axiale Länge, dass er in die Ausnehmung 14 des Steckers eingesteckt werden kann.
• Der Sockel 21 und mehrere den Sockel 21 umgebende, auf einer Kreisbogenlinie verlaufende bogenlinienförmige Kontaktschlitze 27 werden von einer Wand 23 umgeben, so dass sich eine zylinderförmige Ausnehmung 22 ausbildet, in die der Kopf des Steckers eingesteckt werden kann, so dass die Codiernasen 10,11,12,13 in Codierausnehmungen 24 der Wand 23 eintreten können.
• Die Kontaktplatte 26 bildet den Boden der Ausnehmung 22 aus. In die Kontaktschlitze 27 greifen die Schirmkontaktzungen 3 ein. Dabei liegt die Scheitellinie 7 auf der von der Ausnehmung 22 weg weisenden Seite der Kontaktplatte 26, so dass der Schenkel 8 in berührender Anlage an einer Randkante des Kontaktschlitzes 27 liegt.
• Parallel zur Kontaktplatte 26 erstreckt sich eine Befestigungsplatte 28, an der der Sockel 21 befestigt ist. Das freie Ende der Schirmkontaktzungen 3 liegt im eingesteckten Zustand in einem Abstandsfreiraum zwischen der Befestigungsplatte 28 und der Kontaktplatte 26. Liste der Bezugszeichen

  1	Kontaktelement	25	Kontaktelemente
  2	Kontaktträger	26	Kontaktplatte
  3	Schirmkontaktzunge	27	Kontaktschlitze
  4	Kontaktfeder	28	Befestigungsplatte
  5	Biegekante
  6	Schenkel	A	Stecker achse
  7	Scheitellinie
  8	Schenkel
  9	Fenster
  10	Codiernase
  11	Codiernase
  12	Codiernase
  13	Codiernase
  14	Ausnehmung
  15	ringförmiger Rand
  16	Kabel
  17	Griff
  18	Boden
  20	Gegenstecker
  21	Sockel
  22	Ausnehmung
  23	Wand
  24	Codierausnehmungen

Claims (7)

1. Stecker mit einem jeweils mit einer Ader eines Kabels (16) verbindbare oder verbundene, sich in der Richtung einer Steckerachse (A) erstreckende Kontaktelemente (1) tragenden Kontaktträger (2) und mit einer vereinzelte, sich auf einer ersten Kreisbogenlinie um die Steckerachse (A) und in Richtung der Steckerachse (A) erstreckende, mit einer Kabelabschirmung verbindbare oder verbundene, von einem Blechstreifen gebildete Schirmkontaktzungen (3) ausbildenden Schirmkontaktanordnung, wobei die Schirmkontaktzungen (3) in einem in Richtung der Steckerachse (A) vor den Kontaktelementen (1) und dem Kontaktträger (2) liegenden Endabschnitt radial nach außen weisende Kontaktfedern (4) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfedern (4) unter Ausbildung jeweils eines ringsumschlossenen Fensters (9) aus den Schirmkontaktzungen (3) derart freigeschnitten sind, dass sie an einer quer zur Steckerachse (A) verlaufenden, dem freien Ende der Schirmkontaktzunge (3) zugeordneten Biegekante (5) an der Schirmkontaktzunge (3) befestigt sind und zwei an einer Scheitellinie (7) miteinander verbundene Schenkel (6, 8) ausbilden, wobei die Scheitellinien (7) auf einer gemeinsamen zweiten Kreisbogenlinie um die Steckerachse (A) verlaufen, die radial außerhalb der ersten Kreisbogenlinie liegt.
2. Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmkontaktzungen (3) entlang der ersten Kreisbogenlinie gewölbt sind.
3. Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (1) von einem Boden (18) einer Ausnehmung (14) des Kontaktträgers (2) in die Ausnehmung (14) hinein ragen.
4. Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen benachbarten Schirmkontaktzungen (3) Codiernasen (10, 11, 12, 13) erstrecken.
5. Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen sich im Wesentlichen in Richtung der Steckerachse (A) erstreckenden rückwärtigen Griff (17).
6. Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (16) in einem spitzen Winkel zur Steckerachse (A) aus dem Stecker austritt.
7. Steckeranordnung mit einem Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 6 und einem Gegenstecker (20), der einen Sockel (21) aufweist, der in eine von einer Wand (23) des Gegensteckers (20) gebildeten zweiten Ausnehmung (22) hineinragt und in die erste Ausnehmung (14) des Kontaktträgers (2) einsteckbar ist, wobei eine den Sockel (21) umgebende Kontaktplatte (26) Kontaktschlitze (27) ausbildet, in die die Schirmkontaktzungen (3) derart eintreten, dass die vom freien Ende der Schirmkontaktzungen (3) weg weisenden Schenkel (8) die Kontaktplatte (26) hintergreifen.

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