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Hintergrund und Stand der
Technik
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Nachstehend
wird ein Steckverbinder beschrieben mit einem einteiligen Isolierkörper zum Aufnehmen
von Kontakteinsätzen,
die mit elektrischen Leitern verbunden sind. Der Isolierkörper ist hierzu
mit einem Aufnahmebereich zur Aufnahme wenigstens eines im wesentlichen
zylinderförmigen Kontakteinsatzes
ausgebildet, wobei der Kontakteinsatz an einem ersten Ende einen
Kontaktabschnitt zur elektrischen Verbindung mit einem gegengleich geformten
Kontaktstück
des Steckverbinders, an einem zweiten Ende eine Einführöffnung mit
einer Mittellängsachse
zur Aufnahme eines Leiters, eine Klemmvorrichtung sowie einen Verbindungsabschnitt zur
mechanischen Verbindung des Kontaktabschnitts mit dem Isolierkörper aufweist.
Die Klemmvorrichtung ist derart angeordnet, dass eine Betätigung der Klemmvorrichtung
zum lösbaren
und wiederverbindbaren Befestigen des aufzunehmenden Leiters aus einer
Richtung quer zur Mittellängsachse
erfolgt, wobei die Klemmvorrichtung entweder eine Klemmschraube
oder ein schraubenloses Klemmelement umfasst.
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Derartige
elektrische Steckverbinder werden insbesondere zum Einsatz mit höheren Spannungen und/oder
Strömen
(Bemessungsspannung: bis zu 600 V und mehr (etwa 1000 V), Bemessungsstrom: bis
zu 16 A und mehr (etwa 80 A)) z. B. für elektrische Ausrüstungen
im Maschinenbau, elektrische Schaltschränke, Licht- und Tonverkabelungen,
oder dergl. verwendet.
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Bei
bereits bekannten Steckverbindern ist der Aufnahmebereich des Isolierkörpers angepasst an
die Art der Klemmvorrichtung, über
die der einzusetzende Kontakteinsatz verfügt. Somit weist der Isolierkörper in
Abhängigkeit
davon, ob die Klemmvorrichtung eine Klemmschraube oder ein schraubenloses
Klemmelement umfasst, eine andere Form auf. Bei einigen bekannten
Lösungen,
bei denen die Klemmvorrichtung als Klemmschraube ausgebildet ist,
wird diese in dem Aufnahmebereich des Isolierkörpers zusätzlich über einen weiteren Isolierkörper, der
als Deckel ausgebildet ist, gesichert. Dieser wird beispielsweise
eingerastet, eingepresst, geklebt oder durch Schweißen befestigt.
Eine weitere Möglichkeit die
Klemmschraube zu sichern ist, diese in einen einteiligen Isolierkörper einzubringen.
Dabei ist die Richtung, aus der die Schraube mit Hilfe eines Schraubendrehers
oder anderen Betätigungswerkszeugs
in ein korrespondierendes Gewinde eingeschraubt wird, quer zur Mittellängsachse
der Aufnahme des Leiters in dem Kontakteinsatz. Hier ist jedoch
nachteilig, dass bei bekannten Lösungen
eine Montage des Kontakteinsatzes mit einer vormontierten Klemmschraube
nicht möglich
ist.
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Bei
anderen bekannten Steckverbindern, deren Kontakteinsätze eine
Klemmvorrichtung haben, die ein schraubenloses Klemmelement umfasst,
wird der Leiter von derselben Seite eingeführt, von welcher das Klemmelement
mit Hilfe eines Betätigungswerkzeugs
betätigt
wird. Die Betätigungsrichtung stimmt
demnach im wesentlichen mit der Mittellängsachse der Einführöffnung zur
Aufnahme eines Leiters überein.
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Aufgabe
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Daher
besteht eine Aufgabe darin, die Herstellung von Steckverbindern
kostengünstig
zu gestalten und zugleich eine zuverlässige elektrische Steckverbindung
zu gewährleisten.
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Lösung
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Dies
wird bei einem Steckverbinder der eingangs genannten Art dadurch
erreicht, dass der Isolierkörper
wenigstens einen Anschlag aufweist, um mit einem an dem Verbindungsabschnitt
angeordneten Rastelement zum Befestigen des Kontakteinsatzes zusammenzuwirken,
sowie wenigstens eine Ausnehmung in seinem Aufnahmebereich, die
so bemessen ist, dass sowohl die Klemmschraube in die Ausnehmung
einzuführen
als auch das schraubenlose Klemmelement durch die Ausnehmung von
außen zugänglich ist.
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Vorteile und Weiterbildungen
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Auf
diese Weise wird der Kontakteinsatz innerhalb des Isolierkörpers gegen
ein Ausziehen entgegen der Einsetzrichtung gesichert, ohne dass
dazu weitere Isolierkörperteile,
wie Deckel oder dergl., nötig
wären oder
dass die Sicherung des Kontakteinsatzes in einem einteiligen Isolierkörper mittels
einer Klemmschraube erfolgen muß.
Die Ausnehmung in dem Aufnahmebereich des Isolierkörpers sorgt
ferner dafür,
dass der Isolierkörper
unabhängig
davon verwendet werden kann, ob ein Kontakteinsatz mit einer Klemmschraube
oder mit einem schraubenlosen Klemmelement darin aufgenommen werden
soll. Dadurch wird ein (bezogen auf diese zwei möglichen Ausführungsformen
der Klemmvorrichtung) "universaler" Isolierkörper bereitgestellt.
Dieses ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil bei der Herstellung die
Stückzahlen
der hergestellten Isolierkörper
erhöht
werden können,
während
die Lagerhaltungskosten sich durch die verringerte Variantenzahl
senken lassen. Der Kontakteinsatz kann unabhängig davon, ob die verwendete
Klemmvorrichtung eine Klemmschraube oder ein schraubenloses Klemmelement umfasst,
in den Isolierkörper
eingesteckt werden. Dadurch dass eine Betätigung der Klemmvorrichtung sowohl
im Falle einer Klemmschraube als auch im Falle eines schraubenlosen
Klemmelements im eingesetzten Zustand des Kon takteinsatzes weiterhin möglich ist,
kann ein Leiter zu jeder Zeit lösbar
und wiederverbindbar mit der Klemmvorrichtung innerhalb der Einführöffnung des
Kontakteinsatzes befestigt werden.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass das Rastelement federnd ausgebildet ist,
um eine Bewegung des Kontakteinsatzes in eine Einsetzrichtung zu
ermöglichen
und sich mit einer Wirkfläche
in einer der Einsetzrichtung entgegengesetzten Richtung an dem Anschlag
sperrend abzustützen.
Dabei kann das Rastelement einen federnden Rasthaken umfassen, der
integral mit dem Kontakteinsatz verbunden ist. Durch die integrale
Bauweise werden die verwendete Teilezahl und auf diese Weise die
Montagezeiten verringert.
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Eine
andere Weiterbildung sieht vor, dass die wenigstens eine Ausnehmung
des Isolierkörpers
an zwei gegenüberliegenden
Seiten durch im wesentlichen zueinander parallele, koaxial zu der
Betätigungsrichtung
orientiert angeordnete Stege begrenzt wird. Die Stege sind dabei
so bemessen, dass sie einerseits eine Betätigung der Klemmvorrichtung
mittels eines Betätigungswerkzeuges
nicht behindern und andererseits eine in die Ausnehmung einzuführende Klemmschraube
an der Umfangsfläche
ihres Schraubenkopfes bzw. Schraubenschaftes berühren können. Dabei kann eine auch
vorgesehen sein, dass die Stege keilförmig sind und in Betätigungsrichtung
einer zunehmend geringere lichte Weite zwischen den einander zugewandten
Flanken einschließen.
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Ferner
können
die Stege an den sich zugewandten Flanken jeweils eine Kontaktfläche aufweisen.
Die Kontaktflächen
können
zudem in Betätigungsrichtung
konkav geformt sein und sich zunehmend vergrößern.
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Diese
Ausführungsform
des Isolierkörpers
ist besonders vorteilhaft, wenn die verwendete Klemmvorrichtung
des Kontakteinsatzes eine Klemmschraube umfasst. Diese wird von
außen
in ein Innengewinde eines Schraublochs eingeschraubt, welches an
dem Kontakteinsatz angebracht ist und mit der Aufnahme des Isolierkörpers fluchtet,
um auf einen in der Einführöffnung befindlichen
Leiter (ggf. unter Zwischenlage eines Leiterschutzes) zu wirken. Damit
ist der Leiter in der Einführöffnung rüttelsicher und
mit minimalem elektrischem Übergangswiderstand
festzuklemmen. Die konkav gekrümmten
Flächen
der Stege können
einen Krümmungsradius
haben, der im wesentlichen dem Radius des Schraubenkopfes bzw. des
Schraubenschaftes entspricht. Dadurch wird ein linienförmiger Kontakt
zwischen den konkav geformten Kontaktflächen und der äußeren Umfangsfläche ihres
Schraubenkopfes bzw. ihres Schraubenschaftes hergestellt und die
Klemmschraube erfährt
in diesem Bereich einen mechanischen Widerstand, der ein Brems(dreh)moment
oder ein Widerstands(dreh)moment sein kann. Dieser nimmt zu, wenn
die Klemmschraube tiefer eingeschraubt ist. Dies wird durch eine
zunehmende Vergrößerung der
Kontaktflächen
in Richtung der Betätigungsrichtung
erreicht. So wird auf den Schraubenkopf bzw. Schraubenschaft eine
sich verändernde, nämlich zunehmende
Klemm- oder Haltewirkung ausgeübt,
wenn die Klemmschraube in die Aufnahme eingebracht und dann in dem
Innengewinde des Schraublochs eingeschraubt wird. Dieser mechanische
Widerstand sichert einerseits die eingeschraubte Klemmschraube zusätzlich gegen
ein Lockern oder Lösen.
Andererseits kann das auftretende Widerstandsdrehmoment bei automatisierten
Montageprozessen der Klemmschraube gemessen und als Referenz für die Einschraubtiefe
genutzt werden.
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Alternativ
kann auch vorgesehen sein, dass die Kontaktflächen sich nicht oder in einer
Richtung entgegengesetzt der Betätigungsrichtung
zunehmend vergrößern. Bei
einer Weiterbildung kann ferner vorgesehen sein, dass die Kontaktflächen eine
z. B. reibungserhöhende
Prägung
aufweisen. Durch eine derartige Prägung wird der mechanische Widerstand
und somit der Sicherungseffekt weiter verstärkt.
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Ferner
kann wenigstens ein Steg wenigstens eine Bohrung haben, die im wesentlichen
koaxial zu der Betätigungsrichtung
orientiert ist und deren Gestalt dem Steg eine Nachgiebigkeit relativ
zu einer Klemmschraube verleiht, wobei das Maß der Nachgiebigkeit durch
die Gestalt der Bohrung bestimmt ist. Dabei kann die Bohrung des
Stegs unterschiedlich groß dimensioniert
sein, sowohl bezüglich
ihrer Tiefe als auch ihres Durchmessers. Außerdem kann die Bohrung unterschiedliche
Querschnitte aufweisen, z. B. einen kreisförmigen oder ellipsenförmigen Querschnitt.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung entgegen der Einsetzrichtung
geöffnet ausgebildet
ist, um ein Einsetzen des Kontakteinsatzes mit vormontierter Klemmvorrichtung
in den Isolierkörper
zu ermöglichen.
Dabei weist die Ausnehmung eine Öffnung
in Richtung entgegengesetzt der Einsetzrichtung auf, die groß genug
ist, um eine an einem Kontakteinsatz vormontierte Klemmschraube einzuführen. Dieses
vereinfacht insbesondere die Montage der Steckverbinder, da der
Kontakteinsatz und die vormontierte Klemmvorrichtung als eine Baugruppe
in den Isolierkörper
eingebracht werden können.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der
Kontakteinsatz im Bereich der Einführöffnung eine Kontaktinnenfläche für den Leiter
aufweist, gegen die der Leiter durch die Klemmvorrichtung gedrückt wird
und die zur Erhöhung
der Anzahl der Kontaktstellen des Leiters mit dem Kontakteinsatz
eine makroskopische Oberflächenstruktur
besitzt. Dabei kann die makroskopische Oberflächenstruktur in einer die Mittellängsachse enthaltenden
Schnittansicht ein sägezahnartiges Profil
aufweisen, dessen Spitzen von der Einführöffnung wegweisen. Das sägezahnartige
Profil erzeugt einen gerichteten mechanischen Widerstand, ähnlich einem
Widerhaken, der die Bewegung des Leiters in eine Richtung (Einführen) nicht
maßgeblich
beeinflusst, während
er eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung (Herausziehen)
erschwert. Dieses wird dadurch erreicht, dass das Profil mit seinen
der Bewegung entgegengesetzten Spitzen die notwendige Auszugkraft
des Leiters erhöht.
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Ferner
kann der Kontakteinsatz einen Eingriffsbereich aufweisen, in dem
wenigstens eine formschlüssige
Verbindungsstelle zur Bildung des zylinderförmigen Kontakteinsatzes angeordnet
ist. Auf diese Weise kann aus einem im wesentlichen ebenen Grundmaterial
ein zylinderförmiger
Kontakteinsatz hergestellt werden, indem an zwei zu verbindendenden
Außenkanten
des ebenen Grundmaterials eine Eingriffsformation, beispielsweise
eine Ausbuchtung, und eine korrespondierende Aufnahmeformation,
beispielsweise eine Ausnehmung, zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung
vorgesehen sind. Alternativ ist es jedoch auch denkbar die entsprechenden
Außenkanten
beispielsweise stoffschlüssig
durch Schweißen
oder dergl. zu verbinden.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der
Kontakteinsatz wenigstens eine Stützfläche zur Auflage auf wenigstens
einer korrespondierenden Auflagefläche im Isolierkörper aufweist.
Die Stützfläche ermöglicht einerseits eine
positionsgenaue Einbringung des Kontakteinsatzes in den Isolierkörper und
begrenzt andererseits die Einführtiefe
des Kontakteinsatzes in den Isolierkörper.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass der Kontakteinsatz einen Leiterschutz
aufweist, der integral mit dem Kontakteinsatz verbunden ist. In
einer Weiterbildung der Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass
der Leiterschutz im Bereich der Einführöffnung von dem Kontakteinsatz
vorragt und in einem Biegebereich mit einer solchen Biegung ausgebildet ist,
dass er sich in die Einführöffnung hinein
erstreckt. Dabei kann der Leiterschutz eine Prägung in seinem Biegebereich
aufweisen, die eine definierte Federung des Leiterschutzes ermöglicht.
Ein derartiger Leiterschutz ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die
Klemmvorrichtung eine Klemmschraube aufweist, die ohne Leiterschutz
in direktem Kontakt mit dem eingefügten Leiter stünde und
diesen ggf. beschädigen
könnte.
Bei den bisher bekannten Steckverbindern ist ein solcher Leiterschutz
stets als separates Teil ausgeführt,
das zusätzlich
in den Kontakteinsatz eingebracht und gesichert werden muss. Die integrale
Ausbildung des Leiterschutzes macht eine zusätzliche Sicherung überflüssig ohne
die Funktionalität
des Leiterschutzes dadurch einzuschränken.
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Alternativ
zu einer Klemmschraube kann die Klemmvorrichtung ein schraubenloses
Klemmelement in Form einer Klemmfeder umfassen, die durch eine an
dem Kontakteinsatz angeordnete Öffnung mittels
eines Betätigungswerkzeugs
betätigbar
ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Klemmfeder in einer die
Mittellängsachse
enthaltenden Schnittansicht einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt mit
zwei Schenkeln aufweist, die infolge elastischer Verformung relativ
zueinander bewegbar sind. Ferner kann die Klemmfeder einen Klemmschenkel
aufweisen, um den Leiter gegen den Kontakteinsatz zu klemmen, sowie
einen Stützschenkel
zur Abstützung der
Klemmfeder an dem Kontakteinsatz. Die Klemmfeder kann als separates
Teil in den Kontakteinsatz eingesetzt werden oder integral mit dem
Kontakteinsatz verbunden ausgebildet sein. In letzterem Fall stützt der
Stützschenkel
sich nicht nur an dem Kontakteinsatz ab, sondern bildet einen Teil
des Kontakteinsatzes. Die Klemmfeder kann ferner an ihrem Klemmschenkel
eine Aufnahme für
das Betätigungswerkzeug
aufweisen. Diese Aufnahme kann beispielsweise durch eine Ausnehmung
oder/und einen gebogenen Bereich des Klemmschenkels ausgebildet
sein. Mit ihrer Hilfe ist es auf einfache Weise möglich, ein
Betätigungswerkzeug,
das durch die an dem Isolierkörper
angebrachte Ausnehmung und die an dem Kontakteinsatz angeordnete Öffnung führbar ist, aufzunehmen
und damit den Klemmschenkel in Richtung zu dem Stützschenkel
der Klemmfeder zu bewegen. Um den Leiter mit der Klemmfeder zu befestigen,
wird diese zuerst mit Hilfe des Betätigungswerkzeugs vorgespannt,
indem der Klemmschenkel in Richtung des Stützschenkels bewegt wird. Nachfolgend
wird der Leiter soweit in die Einführöffnung eingesetzt, dass der
Klemmschenkel – sobald
er nicht mehr mit dem Betätigungswerkzeug
unter Vorspannung gehalten wird – den Leiter gegen die Kontaktfläche im Bereich
der Einführöffnung drückt und auf
diese Weise befestigt. Außerdem
kann eine Weiterbildung der Erfindung vorsehen, dass die Öffnung an
dem Kontakteinsatz in ihrer Form an die Anordnung der Klemmfeder
in dem Kontakteinsatz angepasst ist, so dass sie wenigstens einen
Anschlag zur Abstützung
des Betätigungswerkzeugs
bereitstellt. Dadurch wird insbesondere die Handhabung des Betätigungswerkzeugs
erleichtert.
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Abschließend kann
vorgesehen sein, dass der Kontakteinsatz ausgebildet ist, um aus
einem ebenen Blech durch Stanzen und durch Biegen hergestellt zu
sein. Dabei ist der Kontakteinsatz konstruktiv derart ausgelegt,
dass er als ganzes aus einem ebenen Blech ausgestanzt und durch
Biegen einzelner Partien zu dem zylinderförmigen Kontaktelement geformt
werden kann. Dies ermöglicht
eine kostengünstigere
Produktion im Vergleich zu den gängigen
spanenden Herstellungsverfahren, wie Drehen des Kontakteinsatzes,
und senkt weiter die Produktionskosten.
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Weitere
Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen des Steckverbinders mit
einteiligem Isolierkörper
werden für
einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in
der auf die beigefügten
schematischen Zeichnungen Bezug genommen wird.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt
eine isometrische Ansicht eines Steckverbinders;
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2 zeigt
eine Detailansicht eines Details II in 1, wobei
die Klemmvorrichtung eines ersten Kontakteinsatzes eine Klemmschraube
umfasst;
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3 zeigt
eine isometrische Ansicht des als Buchsenkontakt ausgeführten ersten
Kontakteinsatzes eines Steckverbinders;
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4 zeigt
eine Vorderansicht eines Isolierkörpers mit einem darin eingesetzten
ersten Kontakteinsatz analog zu 3, der als
Stiftkontakt ausgeführt
ist;
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5 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4;
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6 zeigt
eine Detailansicht des Details VI in 5;
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7 zeigt
eine Detailansicht des Details VII in 2;
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8 eine
Detailansicht eines Details II in 1, wobei
die Klemmvorrichtung eines zweiten Kontakteinsatzes eine Klemmfeder
umfasst;
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9 zeigt
eine isometrische Ansicht des als Stiftkontakt ausgeführten zweiten
Kontakteinsatzes eines Steckverbinders;
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10 zeigt
eine Vorderansicht eines Isolierkörpers mit einem darin eingesetzten
zweiten Kontakteinsatz gemäß 9;
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11 zeigt
eine Schnittansicht entlang XI-XI in 10; und
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12 zeigt
eine Detailansicht eines Details XII in 11.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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1 zeigt
eine schematische isometrische Ansicht eines Steckverbinders 10.
Der Steckverbinder 10 hat einen Isolierkörper 14 mit
zwei Reihen parallel zu einander angeordneter elektrischer Kontakteinsätze 12.
Dabei ist verstanden, dass in dem Isolierkörper 14 je nach Konfiguration
des Steckverbinders 10 zwei, vier, sechs, zehn, sechzehn,
vierundzwanzig, zweiunddreißig,
achtundvierzig, oder bis zu zweihundertsechszehn und mehr Kontakteinsätze in zwei
oder mehr im Wesentlichen parallelen Reihen angeordnet sein können. 2 zeigt
ausschnittsweise (gemäß Detail
II in 1) die typische Einbausituation eines ersten Kontakteinsatzes 12 in
einem Isolierkörper 14 des
Steckverbinders 10. Der Kontakteinsatz 12 ist
bei diesem ersten Ausführungsbeispiel mit
einer Klemmvorrichtung versehen, die eine Klemmschraube 16 umfasst.
Die Stege 48 werden bezüglich
ihrer Funktion und Geometrie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 7 genauer
beschrieben.
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3 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht eines ersten Kontakteinsatzes 12 eines Steckverbinders 10.
Der Kontakteinsatz 12 ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet
und umfasst an einem ersten Ende einen Kontaktabschnitt 18 zur elektrischen
Verbindung mit einem gegengleich geformten Kontaktstück des Steckverbinders 10 sowie an
seinem gegenüberliegenden
zweiten Ende stirnseitig eine Einführöffnung 20 mit einer
Mittellängsachse
L zur Aufnahme eines Leiters (nicht dargestellt). Die Einführöffnung 20 ist
als hohlzylindrisches Loch ausgestaltet, wobei ihre Mittellängsachse
L im Wesentlichen koaxial zu dem Kontaktabschnitt 18 orientiert
ist. Der Kontaktabschnitt 18 bildet mit seinen aufgespreizten
Enden am ersten (in 3 unteren) Ende des Kontakteinsatzes 12 eine
Buchse, er kann jedoch auch als Stift mit einem geschlossenen ersten
Ende ausgebildet sein (vgl. 9). Der
Kontakteinsatz 12 weist ferner einen im Querschnitt im wesentlichen
quadratischen Verbindungsabschnitt 22 auf, der durch Biegen
gebildet wird und mittels eines Eingriffsbereichs 30 bzw. 130 (siehe 9)
unter Formschluss zusammengehalten wird. In der Herstellung wird
der Kontakteinsatz 12 aus einem ebenen Material, beispielsweise
einem galvanisierten Band ausgestanzt und an den entsprechenden
Stellen durch Biegung in Form gebracht. Anstelle der Verwendung
eines vollständig
galvanisierten Materials ist es ebenso denkbar eine partielle Galvanisierung
des verwendeten Materials vorzunehmen. Diese kann im Anschlussbereich
des Leiters sowie im Kontaktabschnitt 16 entweder an der
Außenfläche im Falle
eines Kontaktstiftes oder an der Innenfläche im Falle einer Kontaktbuchse
angebracht sein. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass eine gute elektrische
Verbindung über
den Kontakteinsatz 12 von Leiter und Steckverbinder 10 ermöglicht wird.
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In
seinem Verbindungsabschnitt 22, der zur mechanischen Verbindung
des Kontakteinsatzes 12 mit dem Isolierkörper 14 (vgl. 2)
dient, ist eine Bohrung in Form eines Schraublochs 24 (in 3 angedeutet)
angeordnet, um die Klemmschraube 16 aufzunehmen. Diese
kann beispielsweise eine Schraube mit z. B. metrischem Gewinde sein,
wobei das Schraubloch 24 ein korrespondierendes metrisches
Innengewinde aufweist. Alternativ kann die Klemmschraube 16 auch
ein selbstfurchendes Gewinde besitzen, wodurch der Prozessschritt
des Gewindeschneidens in das Schraubloch 24 des Verbindungsbereichs 22 entfällt.
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Der
Leiter wird durch die Einführöffnung 20 entlang
der Mittellängsachse
L der Einführöffnung 20 (bezogen
auf 3) von oben in diese eingesetzt, so dass die Stirnfläche der
Abisolierung bei unvorbereitetem Leiter, bzw. die Erweiterung der
Aderendhülse auf
der Oberkante der Einführöffnung 20 aufliegt.
Zur Fixierung wird die Klemmschraube 16 mittels eines Betätigungswerkzeuges
(nicht dargestellt), beispielsweise eines Schraubendrehers tiefer
in das Schraubloch 24 eingeschraubt und drückt unter
Zwischenschaltung eines Leiterschutzes 26 den Leiter gegen eine
Innenfläche
der Einführöffnung 20.
Alternativ kann die Klemmschraube 16 auch direkt mit ihrem Schraubenschaft
den Leiter gegen die Innenfläche drücken. Der
Leiterschutz 26 dient hierbei dazu, den Leiter vor etwaigen
Beschädigungen
durch die Klemmschraube 16 zu schützen. Wie in 3 deutlich
zu erkennen, ist dieser integral mit dem Verbindungsabschnitt 22 des
Kontakteinsatzes 12 verbunden. Er steht von einer oberen
Endkante 28 des Verbindungsabschnitts 22 im wesentlichen
nach oben vor und erstreckt sich durch eine Biegung 32 inwärts gekrümmt in die
Einführöffnung 20 hinein.
An seiner von der Einführöffnung 20 wegweisenden
Oberfläche ist
eine Prägung 34 im
Bereich der Biegung 32 angebracht. Diese ermöglicht eine
definierte Federung des Leiterschutzes 26 und kann beispielsweise
so abgestimmt sein, dass nach fünfmaligem
Klemmen und Lösen
des kleinstmöglichen
Anschlussquerschnittes, z. B. 0.5 mm2 ohne
Aderendhülse,
der größte mögliche Anschlussquerschnitt,
z. B. 4 mm2 mit Aderendhülse, ohne Biegen des Leiterschutzes 26 angeschlossen
werden kann.
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Der
Leiter wird in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
durch die Klemmschraube 16 und den Leiterschutz 26 gegen
eine Kontaktinnenfläche
A im Bereich der Einführöffnung 20 gedrückt, die auf
der gegenüberliegenden
Seite des Schraublochs 24 in dem Verbindungsbereich 22 des
Kontakteinsatzes 12 angeordnet ist. Um die Kontaktstellenanzahl des
Leiters mit dem Kontakteinsatz 12 zu erhöhen, weist
dieser eine makroskopische Oberflächenstruktur auf, hier mit
einem in Längsrichtung
betrachtet sägezahnartigen
Profil, dessen Spitzen von der Einführöffnung 20 weg in Richtung
des ersten Endes des Kontakteinsatzes 12 weisen. Dabei
reicht bereits eine geringfügige
Abweichung zwischen Einführwinkel
und Austrittswinkel, um einen derartigen Effekt gleich dem eines
Widerhakens zu ermöglichen.
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So
kann der Einführwinkel
beispielsweise mehr als 50° betragen,
während
der Austrittswinkel beispielsweise weniger als 40° beträgt. Der
in der Einführöffnung eingeführte Leiter
wird auf diese Weise zusätzlich
zu der durch die Klemmschraube 16 bewirkten Haltekraft
gegen ein unerwünschtes
Herausziehen aus dem Kontakteinsatz 12 gesichert.
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An
der Außenseite
des Kontakteinsatzes 12 sind in seinem Verbindungsbereich 22 zwei
Rastelemente 38 in Form von federnden Rasthaken ausgebildet.
Diese werden einfach aus dem ebenen Grundmaterial mit Ausnahme eines
Haltestegs 40 ausgestanzt und nach außen gebogen. Auf diese Weise entsteht
eine dem zweiten Ende des Kontakteinsatzes 12 zugewandte
Wirkfläche 42,
die sich an einem an dem Isolierkörper 14 angebrachten
Anschlag 44 in einer Richtung entgegen der Einsetzrichtung
E sperrend abstützen
kann. Der Kontakteinsatz 12 wird in der Einsetzrichtung
E in den Isolierkörper 14 eingeschoben,
bis die Wirkflächen 42 der
beiden Rastelemente 38 gegen die Anschläge 44 verrasten und
eine Auszugsbewegung durch ihre im Eingriff mit den Anschlägen 44 befindlichen
Wirkflächen 42 sperren.
Mit Hilfe der Rastelemente 38 ist es möglich, den Kontakteinsatz 12 ohne
Verwendung zusätzlicher
Isolierkörper
in dem Isolierkörper 14 des
Steckverbinders 10 ausreichend gegen ein unerwünschtes
Herausziehen abzusichern.
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Der
Kontakteinsatz 12 stützt
sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel über vier
Stützflächen 70 auf
korrespondierenden Auflageflächen 72 im
Isolierkörper 14 ab.
Die Stützflächen 70 sind
hierbei an dem im wesentlichen quadratischen Verbindungsabschnitt 22 in
den Biegeecken angeordnet. Die Auflageflächen 72 an dem Isolierkörper 14 sind
dadurch gebildet, dass der Aufnahmebereich des Isolierkörpers 14 im
Bereich der Biegeecken des aufzunehmenden Kontakteinsatzes 12 einen
geringeren Querschnitt aufweist als der Kontakteinsatz 12.
Alternativ können
wenigstens eine Stützfläche 70 des
Kontakteinsatzes 12 und eine korrespondierende Auflagefläche 72 an
dem Isolierkörper 14 auch
in einem anderen Bereich als dem der Biegeecken des Kontakteinsatzes 12 gebildet
sein.
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4 bis 7 zeigen
unterschiedliche Ansichten und Details des in den Isolierkörper 14 eingebrachten
ersten Kontakteinsatzes 12. Dabei ist in 4 und 5 die
Einbausituation sowohl von vorne als auch Schnitt gezeigt, während 6 eine
Detailansicht der mechanischen Verrastung des Kontakteinsatzes 12 in
dem Isolierkörper 14 darstellt.
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Der
Isolierkörper 14 weist,
wie 2 und 4 bis 7 zeigen,
Ausnehmungen 46 (vgl. 4) auf,
die ausreichend groß sind,
um eine Klemmschraube 16 einzuführen bzw. eine Zugänglichkeit
der Klemmschraube 16 sicherzustellen und damit eine Verstellung
der Einschraubtiefe der Klemmschraube 16 in dem Schraubenloch 24 zu
gewährleisten.
Ferner ist jede Ausnehmung 46 an zwei gegenüberliegenden
Seiten durch Stege 48 begrenzt, die zueinander parallel
und koaxial zu der Betätigungsrichtung
B angeordnet sind. Die Stege haben in einem Bereich, der in der
Vorderansicht nach 4 auf gleicher Höhe mit dem
zylinderförmigen Schraubenkopf 36 der
Klemmschraube 16 einen verdickten Abschnitt 50,
der im wesentlichen zentral angeordnet eine Bohrung 52 aufweist.
An den beiden Seitenflanken der Stege 48 ist in diesem
Abschnitt 50 (vgl. 4) jeweils
eine Kontaktfläche 54 ausgebildet,
die bei dem hier gezeigten Beispiel für den Kontakt mit der Umfangsfläche des
zylinderförmigen Schraubenkopfes 36 konkav
ausgebildet ist. Infolge des Kontakts zwischen der Umfangsfläche des Schraubenkopfes 36 und
der Kontaktfläche 54 erfährt die
Klemmschraube 16 beim Einbringen in das Schraubloch 24 einen
mechanischen Widerstand. Wie ebenfalls in 7 deutlich
zu erkennen ist, vergrößert sich
diese Kontaktfläche 54 in
Betätigungsrichtung
B zunehmend, wodurch sich der Widerstand in Form einer sich erhöhenden Brems-
oder Klemmwirkung beim Einschrauben der Klemmschraube 16 ebenfalls
vergrößert. Dies
verhindert ein Lockern oder Lösen
der Klemmschraube 16 beim Transport. Alternativ zu dieser
in den Figuren gezeigten Ausführungsform
ist es jedoch ebenso denkbar, die Kontaktoberfläche A konvex auszubilden oder
eine in Betätigungsrichtung
B gleichbleibend große
Kontaktfläche 54 darzubieten.
Ebenso kann es je nach Anwendungsfall sinnvoll sein, dass die Kontaktfläche 54 in einer
Richtung entgegen der Betätigungsrichtung
B zunimmt.
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Bei
der in 7 dargestellten Ausführungsform weisen die konkav
geformten Kontaktflächen 54 einen
Krümmungsradius
auf, der im wesentlichen dem Radius dem Schraubenkopf 36 entspricht
und erzeugen dadurch einen linienförmigen Kontakt zwischen Schraubenkopf 36 und
den Stegen 48, wodurch der mechanische Widerstand bei ansonsten gleichen
Parametern stärker
ausgeprägt
ist als bei einem punktförmigen
Kontakt. Der mechanische Widerstand kann weiter dadurch verstärkt werden,
dass die Kontaktflächen 54,
wie in 7 zu erkennen, eine reibungserhöhende Prägung aufweisen.
Dabei wird diese Prägung
durch im wesentlichen in einer Richtung quer zur Umfangsrichtung
des Schraubenkopfes 36 verlaufende Riefen gebildet. Die
Bohrungen 52 an den Stegen 48 können als
Durchgangsbohrungen oder Sacklochbohrungen mit unterschiedlicher
Tiefe ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es ebenfalls möglich, die
auf die Umfangsfläche des
Schraubenkopfes 36 wirkende Normalkraft und somit den mechanischen
Widerstand der Klemmschraube 16 zu beeinflussen. Ferner
können
die Bohrungen 52 einen kreisförmigen oder ellipsenförmigen Querschnitt
aufweisen.
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Die 8 bis 12 zeigen
in ähnlicher Weise
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Steckverbinders,
der einen zweiten Kontakteinsatz in seinem Isolierkörper aufnimmt.
Zur Vereinfachung werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie bei
den 1 bis 6, jedoch mit der Ziffer "1" vorangestellt.
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Ein
maßgeblicher
Unterschied zu der ersten, anhand der 1 bis 7 dargestellten
Ausführungsform
besteht darin, dass die Klemmvorrichtung des zweiten Kontakteinsatzes 112 ein
schraubenloses Klemmelement anstelle einer Klemmschraube umfasst.
Ferner weist der zweite Kontakteinsatz 112 in seinem Verbindungsbereich 122 eine Öffnung 166 auf,
um das Klemmelement durch diese Öffnung 166 zu
betätigen.
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Dieses
schraubenlose Klemmelement 156 wird bei der vorliegenden
Ausführungsform
des Kontakteinsatzes 112 (siehe 9) durch
eine Klemmfeder 156 gebildet, die, vollständig in
dem Kontakteinsatz aufgenommen ist und im wesentlichen V-förmig mit
zwei Schenkeln 158, 160 ausgebildet ist. Die (in 9)
obere Kante der Klemmfeder 156, die im Querschnitt die
Spitze des Vs bezeichnet, an der die beiden Schenkel 158, 160 sich
berühren,
verläuft
bei dem dargestellten Beispiels längsseitig einer oberen Endkante 128 und
dem zweiten (in 9 oberen) Ende des Kontakteinsatzes 112 zugewandt.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform mit einer Klemmschraube 16 stimmt
bei der zweiten Ausführungsform
die Wirkrichtung der Klemmfeder 156 nicht mit der Betätigungsrichtung
B überein.
Daher ist die Kontaktinnenfläche
A auch nicht gegenüber
der Öffnung 166,
sondern gegenüber
einem der Schenkel der Klemmfeder 156, dem Klemmschenkel 158, angeordnet.
Der Stützschenkel 160 der
Klemmfeder 156 stützt
sich mit seiner dem Klemmschenkel 158 abgewandten Oberfläche an einer
Innenfläche
des Verbindungsabschnitts 122 ab, während der Klemmschenkel 158 quer
von dem Stützschenkel 160 in Richtung
der Kontaktfläche 54 absteht
und gegen diese drückt.
In seinem vom zweiten Ende des Kontakteinsatzes 112 abgewandten
Ende weist der Klemmschenkel 158 einen Biegeabschnitt 162 auf, so
dass er im wesentlichen J-förmig
ausgebildet ist. Der bei einem „J" nach links orientierte Biegeabschnitt 162 ist
zu dem Stützschenkel
weisend angeordnet. Ferner ist in dem Biegeabschnitt 162 eine Werkzeugaufnahmeausnehmung 164,
beispielsweise, wie dargestellt, in Form einer länglichen Öffnung angeordnet sein. Sowohl
der Biegeabschnitt 162 als auch die Werkzeugaufnahmeausnehmung 164 dienen
zur Aufnahme eines Betätigungswerkzeuges (nicht
dargestellt), mit Hilfe dessen der Klemmschenkel 158 in
Richtung des Stützschenkels 160 bewegt werden
kann. Das Klemmelement 156 kann im Verbindungsabschnitt 122 verrastet,
geschweißt,
geklebt oder auf ähnliche
Weise befestigt sein.
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Um
die Zugänglichkeit
des Biegebereichs 162 bzw. der Werkzeugaufnahmeausnehmung 164 in
dem Biegeabschnitt 162 mittels eines Betätigungswerkzeugs
zu gewährleisten,
ist in dem Verbindungsabschnitt 122 des Kontakteinsatzes 112,
vergleichbar mit dem Schraubloch 24 der ersten Ausführungsform,
die Öffnung 166 angeordnet.
Diese kann, wie in 7 dargestellt, in ihrer Form
an die Außenkontur der
Klemmfeder 156 angepasst sein, hier an die V-Form der Klemmfeder 156.
Auf diese Weise wird gewährleistet,
dass in wenigstens einem Bereich ein Anschlag für das Betätigungswerkzeug gegeben ist.
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Der
Kontaktabschnitt 118 des Kontakteinsatzes 112 ist
in 9 in Form eines Stifts ausgebildet, wobei die
unteren Enden, die dem ersten Ende des Kontakteinsatzes 112 zugewandt
sind, zueinander hin gebogen sind. Am ersten Endes des Kontakteinsatz 112 ist
eine im wesentlichen kegelförmige
Stiftspitze 168 ausgebildet, mittels derer die Eindringung des
stiftförmigen
Kontakteinsatzes in eine komplementäre Buchse vereinfacht wird.
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Die 9 bis 12 zeigen
ferner analog zu den 3 bis 6 unterschiedliche
Details des erfindungsgemäßen Steckverbinders 110 mit
eingestecktem Kontakteinsatz 112.