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Die Erfindung betrifft eine Anschlusseinrichtung für elektrische Leiter in einem Steckergehäuse mit in separaten Kammern in Reihen und Spalten angeordneten Buchsen- und/oder Stiftkontakten.
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Eine derartige Abschlusseinrichtung wird speziell bei elektrischen Leitern benötigt, die als Litzenleitern ausgebildet sind.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 101 45 324 C1 ist ein elektrisches Anschlusselement zur Kontaktierung von Litzenleitern bekannt, dessen Anschlussende eine sägezahnähnliche Struktur aufweist, auf die eine mittels eines Keiles aufgeweitete, federnde Hülse aufschiebbar ist. Die
DE 101 45 324 C1 weist ein Steckverbindergehäuse und einen Stiftkontakt auf. Der Stiftkontakt wird aus einem geometrischen Volumenkörper mit einer Spitze, die den Anschlussbereich bildet, gebildet. An dem Anschlussbereich mindestens eine Klemmschulter ausgebildet ist, welche entgegen der Spitze angeordnet ist. Ferner weist die
DE 101 45 324 C1 eine Klemmhülse und ein Keilelement zum Öffnen und Schließen der Klemmhülse auf.
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Nachteilig wirkte sich dabei die Anzahl der zur Funktion erforderlichen Einzelteile aus, die mit der erfindungsgemäßen Anmeldung wesentlich reduziert wurde.
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Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anschlusseinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, dass der Anschluss von Litzenleitern mit wenigen und einfachen Bauteilen werkzeuglos erfolgt, wobei ein möglichst großer Bereich bezüglich der zu kontaktierenden Drahtquerschnitte erfasst wird.
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Die Aufgabe wird durch eine Anschlusseinrichtung für elektrische Litzenleiter in einem elektrischen Steckverbindergehäuse mit in separaten Kammern in Reihen und Spalten angeordneten Stift- und/oder Buchsenkontakte gelöst, die einen aus einem geometrischen Volumenkörper mit einer Spitze gebildeten Anschlussbereich aufweisen, wobei an dem Anschlussbereich entgegen der Spitze, mindestens eine Klemmschulter ausgebildet ist, dass in den Kammern jeweils ein axial verschiebbares Schlittenelement mit einer Durchgangsbohrung zur Einführung der Litzenleiter angeordnet ist, dass an dem Schlittenelement eine Klemmhülse in axialer Ausrichtung zu der Durchgangsbohrung lagefixiert ist, und dass die Klemmhülse zusammen mit dem Schlittenelement auf den Anschlussbereich der Stift- oder Buchsenkontakte aufschiebbar und wieder abziehbar ist, wobei auf die zwischen der Klemmhülse und der Klemmschulter eingefügten Litzenleiter eine radiale, fixierende Kraft der Klemmhülse einwirkt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2–8 angegeben.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit diesem Steckergehäuse ein für Litzenleiter werkzeugloses Anschlusssystem zur Verfügung steht, bei dem die Litzenleiter mittels einer federnden Hülse auf den Anschlussbereichen als Stifte und Buchsen ausgebildeter elektrischer Steckkontakte fixierbar sind. Dabei ist vorgesehen einen Querschnittsbereich von 0,35–1,5 mm2 für die Litzenleiter mittel einer montagefreundlichen Klemmvorrichtung abzudecken. Aufgrund eines identischen Rastermaßes mit ähnlichen Steckergehäusen, jedoch anderen Anschlussarten, wie z. B. mit Schraubanschlüssen, ist ein problemloser Austausch möglich.
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Dazu sind in dem Steckergehäuse eine Anzahl von Kammern in Reihen und Spalten angeordnet, in denen jeweils eine Klemmvorrichtung für einen Litzenleiter vorgesehen ist.
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Die Klemmvorrichtung wird als Anschlusseinrichtung für elektrische Litzenleiter aus einem axial verschiebbaren Schlittenelement gebildet, das zusammen mit einer Klemmhülse auf den Anschlussbereich eines als Stift oder Buchse ausgebildeten elektrischen Kontaktelementes aufschiebbar ist. Dabei ist speziell für Litzenleiter Voraussetzung, dass deren Zuführung in einen Kontaktierungsbereich kraftlos erfolgt, um ein Verdrehen oder Verbiegen einzelner Kupferadern bis zum Erreichen eines Anschlagpunktes möglichst zu verhindern.
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Das bedeutet, dass während des „Montagezustandes” die Zuführung der Litzenleiter in den Anschlussbereich mit dem Kontaktelement, stets bis zum Anschlagpunkt der Litzen an das Kontaktelement durchgängig offen gestaltet sein muss.
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Dabei wird bei der Montage der abisolierte Teil eines Litzenleiters in eine durch das Schlittenelement hindurchführende Bohrung einschließlich einer am Schlitten fixierten Klemmhülse geführt.
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Dann wird das Schlittenelement in Steckrichtung des Litzenleiters axial in das Steckergehäuse hinein verschoben.
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Dabei ist von Vorteil, dass an den beiden nach außen weisenden Eckbereichen der Schlittenelemente in Schieberichtung angeformte Wulste vorgesehen sind, die aufgrund eines gewissen Übermaßes gegenüber der sie aufnehmenden Kammer, ein unbeabsichtigtes Abgleiten eines Schlittenelementes in Richtung eines Kontaktelementes verhindern.
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Mit zunehmender Endstellung des Schlittenelementes wird die federnd ausgebildete Klemmhülse über den vorzugsweise kegelförmig ausgebildeten Kontaktierungs- oder Anschlussbereich der Stift- oder Buchsenkontakte mit dem ihn umgebenden Litzenleiter geschoben.
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Weiterhin kann der Anschlussbereich pyramiden- bis polygon- wie auch pfeilförmig mit mindestens einer Klemmschulter ausgebildet sein.
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Dabei gewährleistet die vorteilhaft mit einem mäanderförmigen, durchgehenden Längsschlitz versehene Klemmhülse eine stets der Anzahl und Größe der Litzen angepasste, einschnürende Kraft auf eine durch die Basis des Kegels ausgebildete Klemmschulter am Anschlussbereich der Stift- oder Buchsenkontakte.
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Mit Einsatz eines schmalen, flachen Gegenstandes, z. B. auch einem Schraubendreher, in einen dazu vorgesehenen Schräge an der Außenseite einer jeden Kammer, die in eine Ausnehmung im Schlittenelement hineinreicht, kann jedes Schlittenelement wieder aus der jeweiligen Kammer herausgehebelt werden, womit der Litzenleiter auch wieder freigegeben wird.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Steckerhälfte mit einem Gehäuse für Stiftkontakte in einer Schnittdarstellung, mit Sicht auf den Steckbereich,
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2 eine Steckerhälfte mit einem Gehäuse für Stiftkontakte in einer Schnittdarstellung, mit Sicht auf den Anschlussbereich,
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3 eine Steckerhälfte mit einem Gehäuse für Buchsenkontakte in einer Schnittdarstellung,
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4 eine Klemmhülse
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5 einen Stiftkontakt,
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6 einen Buchsenkontakt,
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7 eine perspektivische Darstellung eines Schlittenelementes, und
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8 die Funktionsweise der Anschlusseinrichtung mit Litzenleitern.
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9 eine Anschlussvariante bei einem Stiftkontakt,
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10 eine Anschlussvariante bei einem Buchsenkontakt, und
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11 eine Variante der Klemmhülse.
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In der 1 ist eine Steckerhälfte 1 bestehend aus einem Gehäuse 10 mit darin angeordneten Stiftkontakten 50 in einer perspektivischen und geschnittenen Darstellung gezeigt.
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Dabei weist das Gehäuse 10 einen kragenförmigen Steckbereich 4 auf, in den die Stiftkontakte 50 mit ihrer Steckseite 51 hineinragen sowie einen Anschlussbereich 5, der zum Anschluss von Litzenleitern vorgesehen ist.
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Der Anschlussbereich 5 weist eine Anzahl von einzelnen Kammern 11 auf, in denen in Reihen und Spalten nebeneinander axial verschiebbare Schlittenelemente 20 angeordnet sind.
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In der gleichen Anordnung sind die Stiftkontakte 50 in dem Gehäuse 10 positioniert.
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Dazu weisen die Stiftkontakte 50 jeweils einen Bund 57 auf, mit dem sie in einem entsprechend geformten Haltebereich 13 etwa mittig des Gehäuses 10 unterhalb der Kammern 11 eingefügt und mittels Rastelementen 15 verrastet sind.
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Dabei ragt die stiftförmige Steckseite 51 der Stiftkontakte durch Öffnungen 12 unterhalb des Haltebereiches 13 in den Steckbereich 4 hinein, während der Anschlussbereich 52 mit einer Kegelspitze 53 und einer Klemmschulter 54 ausgebildet, in die Kammer 11 hineinreicht.
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In jeder der Kammern 11 ist ein axial verschiebbares Schlittenelement 20 eingefügt, wobei das Schlittenelement hier in einer „Montagestellung” zum Teil aus dem Gehäuse 10 herausragend gezeigt ist.
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Das Schlittenelement weist prinzipiell einen Rundkörper 22 auf, an dem außen eine quadratische Form bildend, vier Eckbereiche 23 angeformt sind, von denen zwei nebeneinander liegende Eckbereiche in eine Schlittenführung 21 übergehen.
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An dieser Seite sind die beiden außenliegenden Eckbereiche 23 bereichsweise mit einem in Schieberichtung angeformten Wulst 33 versehen, der aufgrund eines leichten Aufmaßes gegenüber der aufnehmenden Kammer 11, ein unbeabsichtigtes Absinken des Schlittenelementes 20, bei nicht montierten Litzenleitern, verhindert.
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Weiterhin ist an der Schlittenführung 21 ein Anschlag 29 vorgesehen, der beim Verschieben des Schlittenelementes an den für die Arretierung des Stiftkontaktes 50 vorgesehenen Anschlag 16 des außenliegenden Rastelementes 17 anschlägt.
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Ein Herausfallen des Schlittenelementes 20 aus einer der Kammern 11 des Gehäuses wird mittels gegenseitig verrastender Rastkanten 18, 28 an der nach außen weisenden Seite der Schlittenführung 21 und an der entsprechenden Seite der Kammern 11 verhindert.
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Dazu ist an der nach außen weisenden Schlittenführung 21 eine erhabene, schmale Führungsschiene 32 angeformt, die in eine Nut 19 an der Gehäusewand eingreift.
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Im Zentrum des Schlittenelementes 20 ist eine Durchgangsbohrung 24 mit einem sich trichterförmig verengenden Ausgang 25 vorgesehen.
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Unterhalb des trichterförmigen Ausganges 25 ist eine Klemmhülse 40 angeordnet, und zwar so, dass die Klemmhülse in einer ihrem Durchmesser angepassten, gabelförmigen Halterung 26 einsetzbar ist und gleichzeitig mittels eines rechtwinklig von der Klemmhülse abgekanteter Halteringes 42 in einem oberhalb der Halterung vorgesehen Schlitz 27 des Schlittenelementes fixierbar ist.
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Die eigentliche Anschlusseinrichtung wird demnach aus dem Schlittenelement 20, der Klemmhülse 40 und dem hier kegelförmigen Anschlussbereich 52 des Stiftkontaktes 50 gebildet.
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Für die Montage dieser Anschlusseinrichtung ist zunächst der Stiftkontakt 50 in den Haltebereich 13 des Gehäuses 10 einzusetzen und mittels der Rastelemente 17 zu fixieren. Anschließend ist die Klemmhülse 40 mit dem Schlittenelement 20 zu verbinden und zusammen in eine der Kammern 11 einzuschieben, bis die Rastkanten 18 und 28 von Gehäuse und Schlittenelement aneinander liegen.
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Diese Position – in der das Schlittenelement 20 noch aus dem Gehäuse 10 herausragt – stellt die „Bestückungsposition” dar, in der ein abisolierter Litzenleiter 8 in die zentral im Schlittenelement 20 eingeformte Durchgangsbohrung 24 bis in die darunter befindliche Klemmhülse 40 und über den kegelförmigen Anschlussbereich 52 bis an den Bund 57 des Stiftkontaktes 50 einschiebbar ist.
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Der hier noch oberhalb des Gehäuses sichtbare Teil des Schlittenelementes weist eine seitlich geneigte, V-förmige Ausnehmung 30 auf, in die ein entsprechend flaches Werkzeugteil, wie z. B. ein Schraubendreher, einsetzbar ist, um ein eingeschobenes Schlittenelement wieder herauszuhebeln. Für den Einsatz des Werkzeuges ist an der Innenseite der Gehäusewandfläche in jeder Kammer eine Schräge 17 vorgesehen.
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Ansonsten ist an der Oberfläche des Schlittenelementes 20 eine Nut 31 vorgesehen, in die ein Werkzeug zum Eindrücken des Schlittenelementes 20 in das Gehäuse 10 einfügbar ist.
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Beim Eindrücken des Schlittenelementes 20 bis in seine Endposition, wobei der Anschlag 29 am Ende der Schlittenführung 21 gegen den Anschlag 16 des Rastelementes 15 stößt, wird die Klemmhülse 40 über den kegelförmigen Anschlussbereich 52 geschoben, so dass die darin eingefügten Litzen zwischen der Innenwand der Klemmhülse und der durch die Kegelbasis gebildete Klemmschulter 54 fixiert sind.
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In der 2 ist die Steckerhälfte 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung mit einer Sicht auch auf den Anschlussbereich 5 gezeigt.
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Dabei ist die hier linke bzw. vordere Schlittenelementreihe bereits in das Gehäuse 10 eingeschoben gezeigt, während die rechte bzw. hintere Schlittenelementreihe noch aus dem Gehäuse hervorragt.
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Weiterhin ist das vordere linke Schlittenelement 20 in einer geschnittenen Darstellung gezeigt, so dass deutlich erkennbar ist, dass für das Einfädeln eines Litzenleiters der sich verengende Trichterausgang 25 des Schlittenelementes einen kleineren Durchmesser aufweist, als die darunter angeordnete Klemmhülse 40. Damit wird verhindert, dass vereinzelte Drähte eines Litzenleiters sich eventuell im Bereich der abgekanteten Halterung 42 der Klemmhülse verklemmen.
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In dem hier bereits abgesenkt gezeigten Schlittenelement 20 ist das aufeinandertreffen des Anschlages 29 der Schlittenführung 21 auf das Rastelement 15 erkennbar. Bei eingefügten Litzenleitern verbleibt das Schlittenelement in dieser Position, da die Klemmhülse durch die Aufweitung ihres Durchmessers der dazwischen liegenden Litzen auf der Klemmschulter 54 festgehalten wird.
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Während bei nicht eingeschobenen Litzenleiter die an den Eckbereichen 23 des Schlittenelementes 20 angeformten Wulste 33 ein unbeabsichtigtes Abgleiten in Richtung des Stiftkontaktes verhindern.
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Die 3 zeigt die Steckerhälfte 2 mit einem Steckergehäuse 10' in einer Schnittdarstellung mit mindestens einem darin angeordneten Buchsenkontakt 60.
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Aus der hier gezeigten Sicht ist erkennbar, dass das Steckergehäuse zwar grundsätzlich ähnlich dem des Stiftkontakte aufnehmenden Gehäuses aufgebaut ist, jedoch ist zur Aufnahme der Buchsenkontakte eine etwas veränderte Konstruktion erfordert.
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Dabei ist der Buchsenkontakt 60 mit der zum Teil geschlitzten Steckseite 61 bis zum Anschlag 14 in den hier röhrenförmigen Haltebereich 13 eingefügt und mittels der Rastelemente 17 verrastet.
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Weiterhin zeigt diese Figur, in der auch die Klemmhülse 40 geschnitten dargestellt ist, den Anschlussbereich 62, bestehend aus der kegelförmigen Spitze 63 an dem Verbindungsstift 66 an den sich die Anschlagfläche 65 der buchsenförmigen Steckseite 61 anschließt.
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Dabei ragt die kegelförmige Spitze 63 in der „Bestückungsposition” bereits in die Klemmhülse 40 hinein, während sich die Klemmschulter 64 noch außerhalb der Klemmhülse befindet.
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Das untere Ende der Klemmhülse 40 weist eine nach außen gerichtete trichterförmige Aufweitung 44 auf, die beim Absenken der Klemmhülse mit ihrer Innenwandung eine Haltekraft auf die zwischen Klemmhülse und Klemmschulter angeordnete Litzenleiter ausübt.
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Aus dieser Darstellung ist weiterhin leicht erkennbar, dass ein genügend großer Kreisring zwischen der Klemmhülse und der Spitze zum Einschieben für die Litzen eines elektrischen Leiters zur Verfügung steht, so dass die Litzen ohne Kraftaufwand bis maximal an den Anschlag 65 unterhalb der Klemmschulter 64 anstoßen können.
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Dabei ist der Innendurchmesser der Hülse ein wenig größer gewählt als der Durchmesser der Klemmschulter am Kegelende des Anschlussbereiches eines Stift- oder Buchsenkontaktes – aber mindestens so groß, dass der kleinste vorgesehene Litzenleiter bereits sicher gehalten wird.
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Die Klemmhülse 40, gezeigt in der 4, ist als gerollte, federnde Klemmhülse gefertigt und weist einen mäanderförmigen Schlitz 41 längs der Hülsenwand auf, so dass bei einer radialen Aufweitung eine federnde Wirkung gesichert ist.
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Eine der Endseiten ist mit einem nach außen abgekanteten mehrfach durch Trennschlitze 43 unterbrochenen Haltering 42 versehen, während die gegenüberliegende Seite eine trichterförmige Aufweitung 44 aufweist.
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Der in 5 gezeigte Stiftkontakt 50 ist als Drehteil ausgeführt und weist eine stiftförmige Steckseite 51 und einen Anschlussbereich 52 mit einer kegelförmigen Spitze 53 auf.
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Zwischen Steckseite 51 und Anschlussbereich 52 ist ein zylinderförmiger Bund 57 angeformt, dessen zur Kegelspitze weisende Kreisringfläche als Anschlagfläche 55 definiert ist. Die kegelförmige Spitze ist mittels eines Verbindungsstiftes 56 mit dem Bund 57 einstückig verbunden.
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Die Kanten der Kegelbasis bilden eine Klemmschulter 54, über die bei Anschluss eines Litzenleiters die federnde Klemmhülse 40 gestülpt wird, die eine radial nach innen wirkende Kraft ausübt.
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Der in 6 dargestellte Buchsenkontakt 60 ist wie der bereits beschriebene Stiftkontakt 50 mit einer Steckseite 61 und einem Anschlussbereich 62 versehen. Die Steckseite ist als teilweise geschlitzte Buchse ausgebildet, während der Anschlussbereich 62 mit einer kegelförmigen Spitze 63 versehen ist, an deren Kegelbasis eine Klemmschulter 64 zur Arretierung der Litzen mittels der über dem Anschlussbereich 62 gestülpten Klemmhülse 40 vorgesehen ist.
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In der 7 ist das Schlittenelement 20 vereinzelt in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Dabei ist der Rundkörper 22 mit der Durchgangsbohrung 24 und den angeformten Eckbereichen 23 und der gleichfalls angeformten Schlittenführung 21 ersichtlich.
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Aus der Außenfläche der Schlittenführung ragt eine keilförmige Führungsschiene 32 mit der Rastkante 28 hervor, die in einer entsprechend ausgebildete Führungsnut 19 in der Kammer 11 des Steckergehäuses 10, 10' in Steckrichtung gleitet. Wobei die Rastkante 28 gegen die Rastkante 18 in der Kammer stößt und damit ein Herausfallen des Schlittenelementes 20 verhindert.
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Die Führungsschiene unterbrechend, ist die V-förmige Ausnehmung 30 für den Einsatz eines einfachen Werkzeuges vorgesehen, so dass ein in der Kammer 11 abgesenktes Schlittenelement wieder heraushebelbar ist.
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Oberhalb der Ausnehmung 30 im Anschlussbereich 5 ist eine Nut 31 vorgesehen, in die das gleiche Werkzeug wie oben zum Absenken des Schlittenelementes in die Kammer hinein einsetzbar ist.
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Um ein Abgleiten eines nicht genutzten Schlittenelementes in seine Kammer zu verhindern, sind an der zur Ausnehmung 30 weisenden Seite und über eine bestimmte Länge, Wulste 33 auf den Eckbereichen 23 angeformt, die über die Fläche des jeweiligen Eckbereiches hinausragen und damit gegen die Innenwand der Kammer 11 gedrückt werden.
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In der 8a, 8b ist in einer Schnittdarstellung eines Gehäuses 10 für Stiftkontakte das Zusammenspiel der Anschlusseinrichtung, gebildet aus dem Schlittenelement 20, der Klemmhülse 40 und dem Anschlussbereich eines Stiftkontaktes 50 mit einem darin eingeschobenen Litzenleiter 7 gezeigt. Dazu werden die Einzeladern 8 des Litzenleiters 7 zunächst auf eine vorgegebene Länge abisoliert, die etwas länger als die Länge der Klemmhülse 40 sein soll.
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Dann werden der Litzenleiter 7 in die Durchgangsbohrung 24 des Schlittenelementes 20 eingeschoben, so dass dessen Ummantelung etwa bis in den Trichterausgang 25 ragt, wobei die Einzelleiter 8 selber unterhalb der Klemmhülse 40 mindestens über die Klemmschulter 54 ragen. Anschließend wird das Schlittenelement 20 in das Gehäuse 10 eingedrückt, wobei die Einzelleiter um den Schiebeweg des Schlittens über die Kegelspitze 53 verschoben werden und mit Sicherheit über der Klemmschulter des Anschlussbereiches positioniert sind, wobei sie dort je nach Dicke und Anzahl der Litzen von der sich aufweitenden aber federnden Klemmhülse 40 fixiert sind.
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In der 9 ist ein pyramidenförmigen Anschlussbereich 52 mit vier Klemmschultern 54 hier für einen Stiftkontakten 50 gezeigt, während in der 10 einen Buchsenkontakt mit einem pfeilförmigen Anschlussbereich 62 und zwei Klemmschultern 64 dargestellt ist. Eine für diese Varianten vorgesehene Klemmhülse 40' mit einer hier quadratischen Ausführung und einem vereinfachten mäanderförmigen Längsschlitz 41 ist in der 11 gezeigt.
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Darüber hinaus kann auch eine polygone Form des den Anschlussbereich formenden Volumenkörpers vorsehbar sein, der eine dazu entsprechend modifizierte Klemmhülse erfordert.