DE102011105821A1

DE102011105821A1 - Steckverbinderbuchse

Info

Publication number: DE102011105821A1
Application number: DE102011105821A
Authority: DE
Inventors: Sven Filipon
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2011-05-14
Filing date: 2011-05-14
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-05-15
Also published as: DE102011105821B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbinderbuchse umfassend eine im wesentlichen zylindrische Buchsenhülse, wobei die Buchsenhülse einen Hülsenkörper aufweist mit einem Aufnahmeraum, in dem ein Kontaktkäfig, vorzugsweise ein hyperbolisch gedrehter Kontaktkäfig, angebracht ist und die Buchrfügt, wobei der Kontaktkäfig mit Anschlusszungen an der ersten und zweiten Stirnfläche der Buchsenhülse mit dieser formschlüssig verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbinderbuchse, welche als Radialkontaktbuchse ausgestaltet ist und mehrere Längskontaktelemente zur Kontaktierung eines korrespondierenden Steckerstiftes sowie eine die Längskontaktelemente umgebende Hülse aufweist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein verfahren zur Herstellung einer elektrischen Steckverbinderbuchse mit mehreren Längskontaktelementen zur Kontaktierung eines korrespondierenden Steckers und mit einer die Längskontaktelemente umgebenden Buchsenhülse.
In der US 2002/0187686 A1 wird eine Buchse gezeigt mit einem T-förmigen Anschluss sowie die Fertigung eines Lamellenkontaktes, bestehend aus einem Lamellenkäfig und einem gerollten Kontakthalter, die auf komplexe Art und Weise und unter Zuhilfenahme verschiedener Hilfsmittel in einer Art ”Sanduhrform” verdreht werden.
Ebenfalls wird in der US 4,657,335 eine Buchse beschrieben, die durch eine relativ-rotatorische Bewegung der Enden eines Lamellenkäfigs in eine Hülse ausgebildet wird. Zur Festlegung des Lamellenkäfigs in der Hülse werden an den jeweiligen Enden der Hülse Ringe übergestülpt.
Dies hat den Nachteil, dass ein weiterer Fertigungsprozess, insbesondere auch die geometrischen Abmessungen von Hülsen, endseitigen Hülsen und Lamellenkäfigen aufeinander abgestimmt sein müssen. Fertigungsbedingt kommt es zu einem Toleranzfeld, was erhebliche praktische Probleme aufwirft.
Ferner gilt es schon aus Kostengründen und aus Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen heraus, eine Reduktion der Bauteile anzustreben.
In der Regel umfassen daher gattungsgemäße Steckverbinderbuchsen entweder einen Ring zur Befestigung des Lamellenkäfigs an der umgebenden Hülse, sowie noch eine weitere Außenhülse.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steckverbinderbuchse einfacher und damit wirtschaftlicher zu fertigen, wobei gleichzeitig die Anzahl der Bauteile reduziert werden soll und eine höhere Stromtragfähigkeit bei hoher Temperaturbelastung, insbesondere bei Temperaturen zwischen 150° und 170° und teilweise bei höheren Temperaturen sicher gewährleistet sein muss.
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es dabei, den Lamellenkäfig der Radialkontaktbuchse mit seinen umlaufenden Anschlussenden stirnseitig an der Buchsenhülse anzuschließen und zwar durch einen stirnseitigen Schweißprozess.
Die Aufgabe wird daher auch durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Steckverbinderbuchse mit mehreren Längskontaktelementen zur Kontaktierung eines Steckers und mit einer die Längskontaktelemente umgebenden Hülse zur Kontaktierung eines steckersseitigen Leitungssatzes aus einem geeigneten Werkstück, insbesondere einem Blech, gelöst.
Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbinderbuchse wird insbesondere durch folgende Verfahrensschritte hergestellt:

– Ausstanzen einer Grundform zur Herstellung einer Buchsenhülse umfassend einen Buchsenhülsenabschnitt zur Herstellung einer zylinderförmigen Buchsenhülse und eines sich an diesem Abschnitt anschließenden Anschlussabschnittes, der damit einstückig verbunden ist;
– Anbringen von Ausnehmungen und/oder Durchbrüchen in der Grundform und zwar in dem Bereich, in dem sich die Stirnseiten der daraus auszubildenden zylindrischen Buchsenhülse befinden;
– Aufrollen oder Umformen der Grundform in eine im wesentlichen zylinderförmige Buchse zur Aufnahme eines Kontaktkäfigs;
– Einbringen eines Kontaktkäfigs, vorzugsweise eines hyperbolisch geformten Kontaktkäfigs, mit an beiden Enden des Kontaktkäfigs ausgebildeten Anschlusszungen, in den im wesentlichen zylindrischen Aufnahmeraum der Buchsenhülse;
– Einbringen der Anschlusszungen des Kontaktkäfigs in die (verzahnten) Ausnehmungen und/oder die Durchbrüche in der Buchsenhülse;
– Verschweißen der Anschlusszungen mit der Buchsenhülse und zwar im Einbringungsbereich der Anschlusszungen in die Ausnehmungen.

Alternativ kann die erfindungsgemäße Buchsenhülse statt durch Rollen auch aus einem metallisch leitenden Rohr, bevorzugt einem Kupfer- oder Kupferlegierung bzw. einer Alluminiumlegierung hergestellt sein. Dabei können die Toleranzen des Rohres als allgemein Maßtoleranzen gegeben sein, so dass keine Präzisionsrohre verwendet werden müssen.
Die stirnseitig angebrachte Verzahnung ist so tief auszubilden, dass die Anschlusszungen des hyperbolischen Kontaktkäfigs vollständig in die Ausnehmungen eintauchen können und bündig mit der Stirnseite bzw. Stirnfläche jeder Seite der Buchsenhülse abschließen.
Ganz allgemein werden hyperbolische Kontaktkäfige auch als RADSOK-Buchse bezeichnet.
In folge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Reduktion der Bauteile erzielt und durch das stirnseitige Anschweißen das Toleranzproblem gelöst.
Es wird eine Anschlussbuchse für den Übergang zwischen dem Kontaktkäfig und der Buchsenhülse eingespart sowie eine außen angeordnete (umgebende) Hülse (Außenhülse), die um die eigentliche Buchsenhülse anzubringen wäre.
Durch die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung wird eine hohe Stromtragfähigkeit erreicht und es können größere Kabelquerschnitte als bei vergleichbaren Kontaktkäfigen mit gleicher Geometrie eingesetzt werden.
Ferner wird eine höhere Temperaturbelastbarkeit von ca. 170° und auch höher erzielt und die Probleme bei diesen hohen Temperaturen bei Presspassungen, wie diese im Stand der Technik bekannt sind, entfallen. Presspassungen versagen in der Regel durch undefinierte, unterschiedliche Temperaturausdehnungen bereits bei Temperaturen von 120° bis 130°.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist der geringe Bauraum bei einer großflächigen Schweißung an der Stirnseite und damit ein geringer Übergangswiderstand.
Das erfindungsgemäße Schweißverfahren in einer verzahnten Ausnehmung der Buchsenhülse bringt einen weiteren großen Vorteil mit sich, dass keine Schälkräfte auf den inneren Kontaktkäfig wirken.
Würden statt den stirnseitigen Schweißungen die Verbindungen zwischen Kontaktkäfig und Buchsenhülse seitlich von außen, sozusagen durch Schweißungen durch die Buchsenhülse hindurch im Mantelbereich mit dem Kontaktkäfig erzeugt werden, so würden so genannte Schälkräfte auftreten, die einen negativen Einfluss auf das Kontaktverhalten und das Funktionieren des Kontaktkäfigs mit sich bringen. Die stirnflächige Schweißung hat jedoch keinen Einfluss auf das Kraft-/Wegverhalten (verdrehte Hängematten-Prinzip) des Kontaktes.
Die erfindungsgemäßen Schweißungen finden vorzugsweise mit einer Mikroschweißzeit von 0,3 Sekunden statt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Schweißung bei einem direkten Schweißweg (Stromfluss bei Widerstandsschweißen) mit optimierter Halterung (Pohlabstand) gewählt.
Die Verzahnung an den Stirnflächen der Buchsenhülse kann auch unter einem gegenüber der gegenüberliegenden Stirnfläche vertretenden Winkel angebracht sein, so dass der Verdrehwinkel des hyperbolisch verdrehten Kontaktkäfigs entsprechend den Verdrehwinkeln der Verzahnungsabschnitte ausgebildet wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Buchsenhülse als gerollter Pin mit einer Anbindungslasche ausgebildet.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen sowie den Figuren und der dazugehörigen Figurenbeschreibung, wobei die Figuren der Zeichnungen folgendes darstellen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht einer erfindungsgemäßen Steckverbinderbuchse mit eingebrachtem Kontaktkäfig;
2 ein Detail der stirnseitigen Verzahnung einer erfindungsgemäßen Buchsenhülse;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Buchsenhülse mit eingebrachtem Kontaktkäfig im rechten Bildbereich;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel ähnlich der 3 mit einem gesonderten an der Buchsenhülse angebrachten Anschlussabschnitt;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Buchsenhülse mit graden Anschlussabschnitt.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes erstes Ausführungsbeispiel einer Steckverbinderbuchse 1. Die Steckverbinderbuchse 1 ist gebildet durch eine Buchsenhülse 2, die wie hier dargestellt, einen Hülsenkörper 23 und zwar einen gerollten Hülsenkörper 23 aufweist. Der Hülsenkörper 23 verfügt an seinem Mantel 27 über zwei Anbindungslaschen 24. Die Anbindungslaschen 24 dienen der Befestigung des aus einer Grundform gebildeten im wesentlichen zylinderförmig gerollten Buchsenhülse. Die Anbindungslaschen 24 sind demnach Befestigungslaschen.
Alternativ kann die Buchsenhülse auch aus einem Rohrmaterial einstückig geformt sein.
An der Buchsenhülse 2 ist einstückig eine Anschlusszunge 40 und zwar in einem Winkel von 90° abgebogen angeordnet. Der Hülsenkörper 23 und die Anschlusszunge 40 sind einstückig aus einem Material hergestellt, gemäß der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte. Die Anschlusszunge 40 ist über einen Übergangsabschnitt 41 mit dem Hülsenkörper 23 der Buchsenhülse 2 verbunden. Deutlich zu erkennen ist, dass im Übergangsabschnitt 41 Durchbrüche 42 eingebracht sind.
In die Buchsenhülse 2 bzw. in deren Aufnahmeraum 26 ist ein hyperbolisch gedrehter Kontaktkäfig 3 eingebracht mit einer Vielzahl von Längskontaktelementen 25, die auch als Kontaktlamellen bezeichnet werden. Die Kontaktlamellen bzw. Längskontaktelemente 25 sind an ihrem jeweiligen Ende mit einem Ringabschnitt 4 verbunden, wie dies deutlich in der rechten Darstellung der 3 zu erkennen ist.
3 zeigt ferner eine erfindungsgemäße Buchsenhülse 2, einmal ohne und einmal mit eingebrachtem Kontaktkäfig 3.
In der linken Ansicht erkennt man, dass die Stirnflächen 20, 21 im folgenden als erste und zweite Stirnfläche der Buchsenhülse bezeichnet, mit Ausnehmungen 22 versehen sind und dadurch eine verzahnte Stirnfläche auf jeder Seite der Buchsenhülse 2 ausgebildet ist.
In 3 in der rechten Ansicht erkennt man, dass der Kontaktkäfig 3 am Ringabschnitt 4 über mehrere umlaufende Anschlusszungen 5 verfügt, die in die Ausnehmungen 22 der Stirnflächen 20, 21 eingreifen bzw. in diese eingebracht sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform, wie diese gemäß 1, 3, 4 und 5 dargestellt sind, sind die Anschlusszungen 5 in ihrer Geometrie so ausgebildet, dass diese in die korrespondierenden Ausnehmungen 5 eingreifen und mit deren Oberfläche eine Plane Stirnfläche 20 bzw. 21 bilden. Die Seitenkanten der Anschlusszungen 5 berühren in vorteilhafter Weise die Seitenkanten der Ausnehmung 22.
In 2 ist ein Detailsegment einer verzahnt ausgebildeten Stirnfläche 20, 21 gezeigt. Die Tiefe der Ausnehmung 22 entspricht der Dicke der Anschlusszungen 5 des Kontaktkäfigs 3. Die Breite der Ausnehmung 22 entspricht vorzugsweise im wesentlichen der Breite der Anschlusszungen 5.
Die Anschlusszungen 5 werden formschlüssig mit den Stirnflächen 20, 21 bzw. der jeweils korrespondierenden Ausnehmung 22 in den Stirnflächen 20, 21 verbunden. Der Formschluss wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform mittels eines Widerstandes-Schweißverfahrens hergestellt.
Hierdurch entsteht eine zwischen der Buchsenhülse 2 und dem Kontaktkäfig 3 formschlüssig ausgebildete Steckverbinderbuchse 1.
Wie in 1 in der rechten Ansicht zu erkennen, tauchen die Anschlusszungen 5 im Bereich des Übergangsabschnittes 41 durch die dort eingebrachten Durchbrüche 42.
In einer alternativen Ausführungsform können die Anschlusszungen 5 im Übergangsabschnitt 41 auch entfernt werden, wie dies in 5 in der unteren Ansicht dargestellt ist.
4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel ähnlich der 3, an die eine abgekantete Anschlusszunge 40 angebracht ist. Hierdurch können unterschiedliche Anschlussgeometrien für die jeweiligen Anwendungsfälle geschaffen werden.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel ähnlich der 1 mit einem geraden Abgang der Anschlusszunge 40.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbinderbuchse
2: Buchsenhülse
3: Kontaktkäfig
4: Ringabschnitt
5: Anschlusszungen
20: erste Stirnfläche der Buchsenhülse
21: zweite Stirnfläche der Buchsenhülse
22: Ausnehmungen
23: Hülsenkörper
24: Anbindungslasche
25: Längskontaktelemente
26: Aufnahmeraum
27: Mantel
40: Anschlusszunge
41: Übergangsabschnitt
42: Durchbrüche

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

US 2002/0187686 A1 [0003]
US 4657335 [0004]

Claims

Elektrische Steckverbinderbuchse (1) umfassend eine im wesentlichen zylindrische Buchsenhülse (2), wobei die Buchsenhülse (2) einen Hülsenkörper (23) aufweist mit einem Aufnahmeraum (26), in dem ein Kontaktkäfig (3), vorzugsweise ein hyperbolisch gedrehter Kontaktkäfig (3), angebracht ist und die Buchsenhülse (2) über eine erste und zweite Stirnfläche (20, 21) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkäfig (3) mit Anschlusszungen (5) an der ersten und zweiten Stirnfläche (20, 21) der Buchsenhülse (2) mit dieser formschlüssig verbunden ist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusszungen (5) des Kontaktkäfigs (3) mit den Stirnflächen (20, 21) verschweißt sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (20, 21) als verzahnte Stirnflächen (20, 21) ausgebildet sind und zwar mittels Anbringen von Ausnehmungen (22) in den Hülsenkörper (23) an den Stirnflächen (20, 21).
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusszungen (5) des Kontaktkäfigs (3) in die Ausnehmungen (22) eingebracht sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsenhülse (2) einstückig mit einer Anschlusszunge (40) verbunden ist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich (41) zwischen dem Hülsenkörper (23) und der Anschlusszunge (40) Durchbrüche (42) angebracht sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Anschlusszungen (5) des Kontaktkäfigs (3) durch einen der Durchbrüche (42) hindurchragt.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusszungen (5) des Kontaktkäfigs (3) die durch die Durchbrüche (42) hindurchragen, mit dem Hülsenkörper (23) am Übergangsbereich (41) formschlüssig verschweißt sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkörper (23) als gerollter Hülsenkörper (23) ausgebildet und mittels mindestens einer Anschlusslasche (24) im Mantel (27) den Hülsenkörper (23) zusammenhält.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Ausstanzen einer Grundform zur Herstellung einer Buchsenhülse (2) umfassend einen ersten Abschnitt, um daraus einen zylindrisch geformten Hülsenkörper (23) herzustellen; b) Anbringen von Ausnehmungen und/oder Durchbrüchen in der Grundform und zwar in dem Bereich, in dem sich die Stirnseiten (20, 21) der daraus auszubildenden zylindrischen Buchsenhülse (2) befinden sollen; c) Aufrollen oder Umformen der Grundform in eine im wesentlichen zylindrische Buchsenhülse (2) mit einem Hülsenkörper (23), in dem sich ein Aufnahmeraum (26) zur Aufnahme eines Kontaktkäfigs (3) befindet; d) Einbringen eines hyperbolischen Kontaktkäfigs (3) mit an beiden Enden des Kontaktkäfigs (3) ausgebildeten Anschlusszungen (5), in den im wesentlichen zylindrischen Aufnahmeraum (26) der Buchsenhülse (2); e) Einbringen der Anschlusszungen (5) des Kontaktkäfigs (3) in die Ausnehmungen (22) und/oder die Durchbrüche (42) der Buchsenhülse (2); f) Verschweißen der Anschlusszungen (5) des Kontaktkäfigs (3) mit der Buchsenhülse (2) und zwar im Bereich der Ausnehmungen (22) und/oder Durchbrüche (42).