DE102011000460A1

DE102011000460A1 - Kontaktierungsvorrichtung eines elektrischen Steckverbinders

Info

Publication number: DE102011000460A1
Application number: DE102011000460A
Authority: DE
Inventors: Stefan Jaschke; Stephan Schreier
Original assignee: Harting Electronics GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electronics GmbH and Co KG
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2012-08-02
Also published as: EP2671285B1; CN103339799B; CN103339799A; KR20130120536A; US9306296B2; KR101600151B1; JP2014507768A; US20150222028A1; EP2671285A1; WO2012103883A1; JP5936625B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Leiters oder mehrerer Leiter eines anzuschließenden Kabels an einen Steckverbinder, bestehend aus einem Isolierkörper (1), der in eine dafür vorgesehene Kammer (30) eines Steckverbindergehäuses (40) einführbar ist, und zumindest einem Druckstück (3) welches zur Aufnahme zumindest einen Leiters geeignet ist, wobei am Isolierkörper (1) das zumindest eine Druckstück (3) schwenkbar angelenkt ist, und wobei der Isolierkörper (1) zumindest eine Ausnehmung (2) umfasst, welche wiederum zumindest eine Schneidklemme (10) enthält und wobei das Druckstück (3) in der zumindest einen Ausnehmung (2) des Isolierkörpers (1) versenkbar ist, so dass der Endabschnitt des Leiters durch die Schneidklemme (10) elektrisch kontaktiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung eines elektrischen Steckverbinders nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Kontaktierungsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Isolierkörper zur Aufnahme und elektrischen Kontaktierung eines Leiters oder mehrerer Leiter eines anzuschließenden Kabels, der in eine dafür vorgesehene Kammer eines Steckverbindergehäuses eingeführt wird. Die Isolierkörper von Steckverbindern tragen die Endabschnitte von Kabeladern und die damit verbundenen Kontaktelemente.
Wenn die Endabschnitte der Kabeladern an die Kontaktelemente des Isolierkörpers angeschlossen sind, kann der Isolierkörper in eine dafür vorgesehene Kammer des Steckverbindergehäuses eingesteckt werden. Das Steckverbindergehäuse besteht in der Regel aus metallischem Material.
Derartige Isolierkörper werden benötigt um mehrpolige Steckverbinder für analoge oder digitale Datenübertragung zu schaffen, die in geschirmten Ausführungen bei Frequenzen bis 600 MHz oder sogar höher einsetzbar sind.
Stand der Technik
Die DE 198 11 667 C2 zeigt einen Isolierkörper eines elektrischen Steckverbinders. Die isolierten Leiterenden des anzuschließenden Kabels werden in dafür vorgesehene Aufnahmen des Isolierkörpers eingelegt. Anschließend wird der Isolierkörper in eine Kammer einer Gehäusehälfte des Steckverbinders eingeführt. Durch Verschraubung beider Gehäusehälften des Steckverbinders miteinander, werden die einzelnen Leiter des Kabels in die gabelartig ausgebildeten Bereiche der Schneidklemmen eingeführt, so dass die Isolierung durchschnitten und die Leiter elektrisch kontaktiert werden.
Ein derartiges Anschließen der Leiter eines Kabels an einen Steckverbinder ist zeitaufwendig und erfordert spezielles Werkzeug. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Leiterenden beim Schraubvorgang verrutschen und deshalb nur unzureichend kontaktiert werden.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kontaktierungsvorrichtung vorzuschlagen, mit welcher die Kabeladern eines Kabels einfach und zuverlässig kontaktiert werden können.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Am erfindungsgemäßen Isolierkörper ist ein oder sind mehrere Druckstück(e) schwenkbar angebracht. Der Isolierkörper enthält Ausnehmungen, in welche wiederum Schneidklemmen eingebracht sind. Die Druckstücke sind dafür vorgesehen einen Leiter – oder mehrere Leiter eines anzuschließenden Kabels – aufzunehmen. Beim Einführen der Druckstücke in die Ausnehmungen am Isolierkörper, wird der oder werden die Leiter über die Schneidklemmen elektrisch kontaktiert. Die Schneidklemmen können auch durch jedes andere Kontaktierungsmittel ersetzt werden, beispielsweise durch die so genannte Piercing-Technik.
Durch die Kontaktierung der Kabeladern mit Schneidklemmen, kann das anzuschließende Kabel schnell und vor allem werkzeuglos an den Isolierkörper des Steckverbinders angeschlossen werden.
Der Isolierkörper kann beispielsweise zylinderförmig oder quaderförmig ausgebildet sein.
Im Isolierkörper sind Ausnehmungen enthalten, in welchen Schneidklemmen unverlierbar eingeklemmt sind.
Die Schneidklemmen sind im Wesentlichen als U-förmiges Bauteil ausgebildet. An beiden Enden des U-förmigen Bauteils sind die seitlichen Flanken verlängert. An einem Ende sind die verlängerten Flanken zueinander hin gebogen und bilden einen gabelartigen Schneidbereich. Am anderen Ende bilden die verlängerten Flanken eine elastische Klemmöffnung zur Aufnahme eines elektrischen Steckelementes.
Wie bereits oben erwähnt ist am Isolierkörper zumindest ein Druckstück schwenkbar gelagert, wobei das Druckstück zumindest eine Aufnahme für eine Kabelader enthält, in welche die Kabelader eingeklemmt werden kann.
Vorteilhafterweise ist das Druckstück lediglich zur Aufnahme eines einzelnen Leiters vorgesehen, so dass am Isolierkörper mehrere solche Druckstücke schwenkbar angelenkt sind, um mehradrige Kabel anschließen zu können. Im Falle eines zylinderförmigen Grundkörpers sind die Druckstücke beispielsweise entlang der Mantelfläche des Zylinderkörpers parallel zueinander angeordnet.
Vorteilhafterweise entspricht die Anzahl der Druckstücke auch die Anzahl der Leiter, die an den Steckverbinder angeschlossen werden. Dadurch können die Leiter in den Druckstücken mit geringem Kraftaufwand in die Schneidklemmen gedrückt werden.
Es können aber auch Druckstücke zur Aufnahme von zwei oder mehr Leitern vorgesehen sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft wenn der Isolierkörper quaderförmig ausgebildet ist. Die Druckstücke werden dann an den Seitenflächen des Quaders schwenkbar angelenkt.
Beim Hineinschieben des Isolierkörpers in eine dafür vorgesehene Kammer des Steckverbindergehäuses, werden die Druckstücke in den ihnen zugeordneten Ausnehmungen des Isolierkörpers versenkt, wodurch der/die Leiter in den gabelartigen Bereich der Schneidklemme gedrückt und so elektrisch kontaktiert wird/werden.
Mit Versenken ist in diesem Fall gemeint, dass ein Großteil des Körpers des Druckstücks in der Ausnehmung des Isolierkörpers verschwindet bzw. eintaucht.
In der Regel werden die anzuschließenden Leiter isoliert (durch einen Isoliermantel) ausgebildet sein. Die Schneidklemme durchschneidet den isolierenden Bereich und kontaktiert den Leiter wie oben beschrieben. Über die Schneidklemme ist es aber auch möglich nicht isolierte (ohne Isoliermantel) Leiter elektrisch anzuschließen. Es ist außerdem egal, ob Litzenleiter oder Massivleiter angeschlossen werden sollen.
Das Einführen der Druckstücke in die Ausnehmungen beim Einschieben des Isolierkörpers in die Kammer funktioniert ohne großen Kraftaufwand, wenn die Druckstücke in axialer Richtung des Isolierkörper ausgerichtet ist.
Die Druckstücke können alternativ – vorm Einführen des Isolierkörpers in die Steckverbinderkammer – händisch in die Ausnehmungen des Isolierkörpers eingedrückt werden. Dadurch wird das Einführen des Isolierkörpers in die Steckverbinderkammer erleichtert.
Die Form des Grundkörpers richtet sich nach der Kammer des elektrischen Steckverbinders, in welche der Isolierkörper nach Kontaktierung des Leiters/der Leiter eingesetzt wird. Zylinderförmige Kammern im Steckverbindergehäuse, erfordern auch zylinderförmige Isolierkörper. Der Durchmesser des Isolierkörpers ist dabei nur unwesentlich kleiner als der Durchmesser des Hohlraums der Kammer des Steckverbinders.
Außerdem kann ein Rastmechanismus vorgesehen sein, so dass der Isolierkörper in der Kammer des Steckverbinders verrasten kann.
Das Druckstück besteht im Wesentlichen aus einer Kabeladeraufnahme und einem Schwenkarm. Die Kabeladeraufnahme ist als quaderförmiger Block ausgebildet, der eine axiale Bohrung besitzt, in welche das Ende der Kabelader eingeführt und eingeklemmt werden kann. Der Schwenkarm ist als Verlängerung des quaderförmigen Blocks ausgebildet und besitzt an seinem Ende Rastmittel. Die Rastmittel sind in einer dafür vorgesehenen Schwenklagerung innerhalb der Ausnehmung des Isolierkörpers derart verrastbar, dass das Druckstück in radialer Richtung schwenkbar ist.
Vorteilhafterweise umfasst die Kammer des Steckverbindergehäuses Stege, die die Kammer in gleichgroße Segmente aufteilen. Die Stege bestehen aus leitfähigem Material. Vorteilhafterweise sind die Stege so geformt, dass sie die Kammer in vier gleichgroße Segmente aufteilen und ein so genanntes Schirmkreuz bilden.
In der Regel befinden sich zwei Leiter in einem Kammersegment, so dass jeweils zwei Leiterpaare gegenüber den anderen Kabeladerpaaren des Kabels elektromagnetisch geschirmt sind. Dieses Leiterpaar wird auch mit „Twisted Pair” bezeichnet.
Damit der Isolierkörper trotz Stegen in die Kammern des Steckverbinders eingeführt werden kann, enthält der Isolierkörpers Nuten, welche Platz für die Stege bieten. Beim Einführen des Isolierkörpers in die Kammer kann der Isolierkörper dann auch nicht mehr verdreht werden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Kammer des Steckverbinders Fenster enthält, durch welche der kontaktierte Leiter beobachtbar ist. So kann sichergestellt werden, dass der Leiter sich in einer korrekten Lage befindet und über die Schneidklemme elektrisch kontaktiert wurde.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung des Isolierkörpers und einer Kammer des Steckverbindergehäuses,
2 eine Draufsicht auf eine Schneidklemme,
3 eine perspektivische Darstellung eines Druckstücks,
4 eine perspektivische Ansicht eines Steckverbindergehäuses mit vier Kammern,
5 eine Seitenansicht eines Teils eines Steckverbindergehäuses mit halb eingeschobenen Isolierkörper,
6 eine perspektivische Ansicht des Teils des Steckverbindergehäuses mit vollständig eingeschobenen Isolierkörper.
Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des Isolierkörpers 1, der noch nicht in eine dafür vorgesehene Kammer 30 eines Steckverbindergehäuses eingeschoben ist.
Der in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt Isolierkörper 1 hat im Wesentlichen die Form zweier axial miteinander verbundener Zylinderkörper mit unterschiedlichem Durchmesser. Entlang der Manteloberfläche des Isolierkörpers sind Druckstücke 3 schwenkbar angebracht. Die Druckstücke 3 können in radialer Richtung in Ausnehmungen 2 eingedrückt werden. In jeder Ausnehmung 2 ist eine Schneidklemme 10 eingeklemmt. Die Befestigung der Schneidklemme 10 in der Ausnehmung 2 kann natürlich in verschiedenen Weisen erfolgen.
Die Schneidklemme 10 ist im Wesentlichen als U-förmiges Bauteil ausgebildet. An beiden Enden des U-förmigen Bauteils sind die seitlichen Flanken 11a, 11b verlängert. An einem Ende sind die verlängerten Flanken 11a zueinander hin gebogen und bilden einen gabelartigen Schneidbereich 12. Am anderen Ende bilden die verlängerten Flanken eine elastische Klemmöffnung 13 zur Aufnahme eines elektrischen Steckelementes. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anschlussteil der Schneidklemme 10 weiblich ausgebildet. Eine männliche Ausprägung – Klemmstift anstatt Klemmöffnung 13 – ist natürlich auch möglich.
Die 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Druckstücks 3. Das Druckstück 3 besteht aus einer Kabeladeraufnahme 3a und einem Schwenkarm 3b.
Die Kabeladeraufnahme 3a ist quaderförmig ausgebildet und mit einer axialen Bohrung 5 versehen. In die Bohrung 5 wird der Leiter eines anzuschließenden Kabels (nicht gezeigt) eingeführt und verklemmt. Die Verklemmung geschieht beispielsweise über hier nicht gezeigte innen liegende Klemmrippen.
Der Schwenkarm 3b ist ebenfalls quaderförmig ausgebildet und als Verlängerung an der Kabeladeraufnahme 3a angeformt. Am Ende des Schwenkarms 3b ist ein hantelförmiges Rastmittel 6 angeformt. Das Rastmittel 6 ist in einer dafür vorgesehenen Schwenklagerung 7 derart verrastet, dass das Druckstück 3 zur axialen Achse des Isolierkörpers 1 hin oder von ihr wegschwenkbar ist. An den Schmalseiten der quaderförmigen Kabelaufnahme 3a sind jeweils Haltestifte 8 angeformt. Über die Haltestifte 8 kann das jeweilige Druckstück 3 in zwei verschiedenen Rastpositionen in den Isolierkörper 1 eingedrückt werden. Die erste Rastposition wird durch die Haltestifte 8 vorgegeben. Ist das Druckstück 3 mit dem Haltestift 8 im Isolierkörper 1 eingeführt, verrasten die beidseitigen Haltestifte 8 mit dafür vorgesehenen Hinterschnitten (nicht gezeigt) im Isolierkörper 1. Das Druckstück 3 ist noch nicht vollständig im Isolierkörper 1 eingeführt, aber in einer ersten Rastposition daran verrastet gehalten. Erst beim weiteren Hineindrücken des Druckstücks 3 in den Isolierkörper wird das Druckstück 3 vollständig in selbigen eingeführt und verrastet.
Elektrisches Kontaktieren des Leiters/der Leiter an den Isolierkörper 1:
Die Leiter des anzuschließenden Kabels werden nacheinander in die einzelnen Druckstücke 3 des Isolierkörpers 1 eingeführt. Die Druckstücke 3 können unterschiedlich gefärbt sein, beispielsweise mit der selben Farbe wie der Isoliermantel des jeweiligen Leiters. Dadurch wird ein falsches Anschließen des Kabels an den Steckverbinder verhindert.
Die Druckstücke 3 können jetzt bis zur ersten Rastposition in den Isolierkörper 1 eingeführt werden. Über die Haltestege 8 verrasten die Druckstücke 3 in dieser Position. Gleichzeitig liegen die Leiter im oberen Schneidbereich 12 der Schneidklemme 10 auf und können dadurch nicht mehr verrutschen.
So kann der Isolierkörper 1 in die Kammer 30 des Steckverbindergehäuses eingeführt werden. Die Kammer 30 ist so ausgebildet, dass die Druckstücke 3 – beim Einführen des Isolierkörpers 1 in die Kammer 30 – durch die Kammerwand in die Ausnehmungen 2 eingedrückt werden. Die in der jeweiligen Ausnehmung 2 eingebettete Schneidklemme 10 durchtrennt die Aderisolierung (Isoliermantel) des Leiters und kontaktiert diesen elektrisch.
Alternativ können die Druckstücke mit eingeführtem Leiter auch händisch in die zweite Rastposition eingedrückt werden, bevor der Isolierkörper 1 in die Kammer 30 eingeschoben wird. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine Vielzahl von Leitern angeschlossen werden müssen. Die Einschubkräfte in die Kammer 30 wären ansonsten zu groß.
Beim Einführen des Isolierkörpers 1 in die Kammer 30 werden die innen liegenden Stege 31 der Kammer 30 in die dafür vorgesehenen Nuten 4 des Isolierkörpers 1 geführt. In 1 wurde dafür ein Teil eines Steges 31 abgebrochen dargestellt, damit die Nut 4 besser zu erkennen ist.
Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kammer 30 durch die Stege 31 in vier Segmente unterteilt. Jedes Segment beherbergt jeweils 2 Leiter des anzuschließenden Kabels. Die Stege bestehen aus metallischem Material und schirmen die einzelnen Kabeladerpaare gegenseitig elektromagnetisch ab. Die Stege bilden ein so genanntes Schirmkreuz.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Isolierkörper 1 acht Leiter aufnehmen. Es sind aber auch Varianten mit 12 oder mehr Leitern denkbar. Die Kammer 30 wäre in diesen Fällen durch die Stege 31 anderes segmentiert. Es wären dementsprechend mehr Stege 31 vorhanden.
Die 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Steckverbindergehäuses mit vier Kammern 30. In jede Kammer 30 ist ein erfindungsgemäßer Isolierkörper 1 einführbar. Dieses Ausführungsbeispiel soll die Modularität der erfindungsgemäßen Leiterkontaktierung und des Anschlussvorganges eines Kabels an den Steckverbinder verdeutlichen.
Es ist denkbar an einen Isolierkörper 1 lediglich einen Leiter anzuschließen. Bis zu 12 Leiter pro Isolierkörper sind aber auch durchaus realisierbar. Genauso ist es denkbar Steckverbindergehäuse mit bis zu 12 Kammern auszustatten.
Die 5 zeigt eine Seitenansicht eines Teils eines Steckverbindergehäuses 40. Der Isolierkörper 1 ist zur Hälfte in die Kammer 30 des Steckverbindergehäuses 40 eingeschoben. Das Steckverbindergehäuse trägt anschlussseitig ein Gewinde 41. Die Stege 31 des Schirmkreuzes sind ebenfalls zu erkennen. Die Druckstücke sind über die Haltestifte 8 hinaus in den Isolierkörper 1 eingeschoben und dadurch in einer ersten Position verrastet. Jetzt kann der Isolierkörper 1 weiter in die Kammer 30 des Steckverbindergehäuses 40 eingeschoben werden, wodurch die Leiter (hier nicht gezeigt) über die Schneidklemmen 10 elektrisch kontaktiert werden.
In 6 ist eine perspektivische Ansicht des Steckverbindergehäuses aus 5 mit vollständig eingeschobenen Isolierkörper 1 zu sehen. Aus dieser Figur ist gut zu erkennen, dass die Kammer 30 des Steckverbindergehäuses 40 durch die Stege 31 in vier gleichgroße Segmente unterteilt ist, die jeweils zwei Leiter des anzuschließenden Kabels beherbergen.
Bezugszeichenliste

1: Isolierkörper
2: Ausnehmung
3: Druckstück
3a: Kabeladeraufnahme
3b: Schwenkarm
4: Nut
5
6: Rastmittel
7: Schwenklager
8: Haltestifte
10: Schneidklemme
11a, b: seitliche Flanke
12: Schneidbereich
13: Klemmöffnung
30: Kammer
31: Steg
40: Steckverbindergehäuse
41: Gewinde

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19811667 C2 [0005]

Claims

Kontaktierungsvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Leiters oder mehrerer Leiter eines anzuschließenden Kabels an einen Steckverbinder, bestehend aus – einem Isolierkörper (1), der in eine dafür vorgesehene Kammer (30) eines Steckverbindergehäuses (40) einführbar ist, – zumindest einem Druckstück (3) welches zur Aufnahme zumindest eines Leiters geeignet ist – und zumindest ein Kontaktierungsmittel, vorzugsweise eine Schneidklemme (10), zur elektrischen Kontaktierung eines Endabschnitts des Leiters dadurch gekennzeichnet, – dass am Isolierkörper (1) das zumindest eine Druckstück (3) schwenkbar angelenkt ist, – und dass der Isolierkörper (1) zumindest eine Ausnehmung (2) umfasst, welche wiederum das zumindest eine Kontaktierungsmittel (10) enthält – und dass das Druckstück (3) in der zumindest einen Ausnehmung (2) des Isolierkörpers (1) versenkbar ist, – so dass der Endabschnitt des Leiters durch das Kontaktierungsmittel (10) elektrisch kontaktiert ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (1) Nuten (4) enthält, in welche Stege (31), die innerhalb der Kammer (30) des Steckverbindergehäuses verlaufen, einführbar sind, wobei die Stege (31) Leiterpaare des anzuschließenden Kabels gegeneinander elektromagnetisch abschirmen.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (3) aus Kabeladeraufnahme (3a) und Schwenkarm (3b) besteht.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (1) zylinderförmig ist
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (1) quaderförmig ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Druckstück (3) in axialer Richtung des Isolierkörper (1) ausgerichtet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Druckstück (3) über Haltestifte (8) in einer ersten Rastposition im Isolierkörper (1) verrastbar ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (3) in einer zweiten Rastposition vollständig im Isolierkörper (1) verrastbar ist.