DE102015011528B3 - Electrical connector and method of making the same - Google Patents
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Abstract
Das Gehäuse eines elektrischen Steckverbinders für energie- und/oder signalführende Leiter wird vorgestellt, wobei das Gehäuse ein inneres Gehäuseteil und ein äußeres Gehäuseteil aufweist, die voneinander trennbar sind, sowie einen Isolierkörper zur Aufnahme von wenigstens einem Kontaktelement. Das innere Gehäuseteil und das äußere Gehäuseteil weisen Materialien mit unterschiedlicher Beständigkeit gegen Korrosion, ätzenden Stoffen und mechanischem Verschleiß auf. Wenigstens eine Codierformation und Geometrie zur Aufnahme und Befestigung des Isolierkörpers sind in das innere Gehäuseteil eingearbeitet. Das äußere Gehäuseteil weist nur rotationssymmetrische Geometrien an der Innenwand auf. Im Endmontagezustand sind das innere Gehäuseteil und das äußere Gehäuseteil über ein Fügeverfahren elektrisch leitend verbunden. Bei der Verbindung des Steckverbinders mit einem Gegensteckverbinder ist nur das äußere Gehäuseteil schädlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt.The housing of an electrical connector for energy and / or signal-carrying conductor is presented, wherein the housing has an inner housing part and an outer housing part, which are separable from each other, and an insulating body for receiving at least one contact element. The inner housing part and the outer housing part have materials with different resistance to corrosion, corrosive substances and mechanical wear. At least one coding formation and geometry for receiving and fixing the insulating body are incorporated in the inner housing part. The outer housing part has only rotationally symmetrical geometries on the inner wall. In the final assembly state, the inner housing part and the outer housing part are electrically conductively connected via a joining process. When connecting the connector with a mating connector only the outer housing part is exposed to harmful environmental influences.
Description
Hintergrund und Stand der TechnikBackground and state of the art
Nachstehend wird ein elektrischer Steckverbinder für energie- oder signalführende Leiter sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben vorgestellt. Der Steckverbinder dient vorteilhafterweise der Übertragung elektrischer Signale.The following presents an electrical connector for power or signal carrying conductors and a method of making the same. The connector is advantageously used to transmit electrical signals.
Derartige Steckverbinder sind beispielsweise aus der
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Steckverbinder, auch die der hier vorgestellten Art, können sowohl in Rundausführung als auch in Rechteckausführung ausgestaltet sein. Im Allgemeinen weisen Steckverbinder ein Gehäuse auf, das aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist. In dem Gehäuse befindet sich ein Isolierkörper aus einem elektrisch isolierenden Material. Der Isolierkörper dient zur Aufnahme von wenigstens einem elektrischen Kontaktelement. Kontaktelemente können durch Druckguss-Verfahren oder spanabhebende Verfahren z. B. aus Messing hergestellt werden, wobei in einigen Varianten ein zusätzlicher Goldüberzug diese vor Korrosion schützt. Bei den hier beschriebenen Steckverbindern sind die Kontaktelemente als Kontaktstifte oder als Kontaktbuchsen ausgebildet. Wird ein solcher Steckverbinder mit einem entsprechenden Gegensteckverbinder verbunden, so kommt es zu einer elektrischen Verbindung über die Kontaktstifte bzw. Kontaktbuchsen.Connectors, even those of the type presented here, can be configured both in round design and in rectangular design. In general, connectors have a housing made of metal or plastic. In the housing is an insulating body made of an electrically insulating material. The insulating body serves to receive at least one electrical contact element. Contact elements can be made by die-casting or machining z. B. made of brass, in some variants, an additional gold coating protects them from corrosion. In the connectors described here, the contact elements are designed as contact pins or as contact sockets. If such a connector is connected to a corresponding mating connector, then there is an electrical connection via the contact pins or contact sockets.
Die hier vorgestellten Steckverbinder können sowohl am losen Ende eines Signalkabels angebracht sein als auch zur festen Montage an einer übergeordneten Konstruktion, beispielsweise in einer Gehäusewand, vorgesehen sein.The connectors presented here can be mounted both on the loose end of a signal cable as well as for fixed mounting to a parent construction, for example in a housing wall, be provided.
Typischerweise wird das Gehäuse durch ein Druckguss-Verfahren aus Zink oder Aluminium erstellt. Das Verfahren erzeugt feingliedrige Oberflächen mit Codierformationen und Geometrien. Vorteilhafterweise ist dazu kein weiteres Fertigungsverfahren, ggf. mit Ausnahme eines Entgratungsschrittes, nötig. Ein weiterer positiver Aspekt ist die hohe mögliche Anzahl an Gussstücken pro Gussform.Typically, the housing is made by a die-casting process of zinc or aluminum. The method produces delicate surfaces with coding formations and geometries. Advantageously, no further manufacturing process, possibly with the exception of a deburring step, is necessary for this purpose. Another positive aspect is the high possible number of castings per mold.
In vielen Anwendungsfällen sind die Steckverbinder schädlichen Umwelteinflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit und/oder ätzenden Stoffen, ausgesetzt. Die Lebensdauer eines Gehäuses sinkt aufgrund von Korrosion, der Einwirkung von Chemikalien und/oder mechanischem Verschleiß erheblich. Eine Vernickelung der Oberfläche erzielt eine höhere Beständigkeit gegenüber Korrosion und mechanischem Verschleiß, wobei ein vollständig geschlossener Nickelüberzug notwendig ist, um die darunterliegende Schicht vor Korrosion zu schützen. Durch die Verwendung von Edelstahl (z. B. 1.4440) oder einer Superlegierung (z. B. eine Ni-Mo-Cr basierte Legierung) als Gehäusematerial wird dieses Problem gemindert. Diese Materialien haben eine höhere Beständigkeit gegenüber Korrosion und ätzenden Stoffen sowie vorteilhafte mechanische Eigenschaften in Bezug auf Härte und Festigkeit.In many applications, the connectors are exposed to harmful environmental influences, such as moisture and / or corrosive substances. The life of a housing drops significantly due to corrosion, exposure to chemicals and / or mechanical wear. Surface nickel plating achieves greater resistance to corrosion and mechanical wear, with a completely closed nickel coating necessary to protect the underlying layer from corrosion. The use of stainless steel (eg, 1.4440) or a superalloy (eg, a Ni-Mo-Cr based alloy) as the package material alleviates this problem. These materials have higher resistance to corrosion and corrosive substances as well as advantageous mechanical properties in terms of hardness and strength.
Zu lösendes ProblemProblem to be solved
Nachteilig an der bekannten Lösung eines Edelstahlgehäuses ist die aufwendige Fertigung. Die Herstellung feingliedriger Codierformationen und Geometrien zur Befestigung des Isolierkörpers benötigt ein schrittweises Fertigungsverfahren. Zu Beginn erzeugt ein urformendes Fertigungsverfahren die Grundform. Danach werden die Codierformationen und Geometrien durch eine Vielzahl trennender Prozesse, beispielsweise Bohren oder Fräsen, in das Gehäuse des Steckverbinders eingearbeitet. Aus diesem Grund sind typische Guss-Geometrien aus Edelstahl nicht wirtschaftlich anzufertigen.A disadvantage of the known solution of a stainless steel housing is the complex production. The production of delicate coded formations and geometries for fixing the insulator requires a step-by-step manufacturing process. At the beginning, an original manufacturing process produces the basic form. Thereafter, the Codierformationen and geometries are incorporated by a variety of separating processes, such as drilling or milling, in the housing of the connector. For this reason, typical cast geometries made of stainless steel are not economical to make.
Aufgabe ist es also, ein Gehäuse für einen Steckverbinder und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, welches die vorgenannten Nachteile der aufwendigen Fertigung überwindet und dadurch wirtschaftlich auszuführen ist. The object is therefore to provide a housing for a connector and a method for its production, which overcomes the aforementioned disadvantages of the complex production and thereby is economical to carry out.
Vorgestellte LösungPresented solution
Steckverbinder der hier vorgestellten Art für energie- und/oder signalführende Leiter umfassen ein Gehäuse, wobei dieses ein inneres und ein äußeres Gehäuseteil aufweist, die voneinander getrennt werden können, sowie einen in das innere Gehäuseteil eingesetzten Isolierkörper zur Aufnahme von wenigstens einem Kontaktelement. Das äußere Gehäuseteil ist aus einem an die Umwelteinflüsse angepassten Material gefertigt. Das innere Gehäuseteil hat wenigstens eine Codierformation und Geometrie zur Aufnahme des Isolierkörpers. Nur das äußere Gehäuseteil ist nach dem Zusammenfügen eines Steckverbinders mit einem Gegensteckverbinder Umwelteinflüssen ausgesetzt.Connectors of the type presented here for energy and / or signal-carrying conductors comprise a housing, which has an inner and an outer housing part which can be separated from each other, and an insulating body inserted into the inner housing part for receiving at least one contact element. The outer housing part is made of a material adapted to the environmental influences. The inner housing part has at least one coding formation and geometry for receiving the insulating body. Only the outer housing part is exposed after the joining of a connector with a mating connector environmental influences.
Dabei ist vorgesehen, dass das innere Gehäuseteil zylindrisch ist und ein Material aufweist, das wenigstens eine Codierformation und Geometrie, die zur Aufnahme des Isolierkörpers dient, durch ein einstufiges Fertigungsverfahren aufnimmt. Letzteres ist beispielsweise ein Druckguss-Verfahren, wobei zusätzliche Fertigungsschritte (z. B. Entgraten) nicht ausgeschlossen werden. Weiterhin kann das innere Gehäuseteil sowie die wenigstens eine Codierformation und Geometrie durch ein trennendes Fertigungsverfahren, beispielsweise Fräsen, erstellt werden. Vorteilhafterweise befinden sich die wenigstens eine Codierformation und Geometrie an der Innenwand des inneren Gehäuseteils. Das äußere Gehäuseteil kann als eine zylindrische Form oder als Winkelrohr ausgeformt sein, wobei ein urformendes Fertigungsverfahren (z. B. Gießen) die Grundform des äußeren Gehäuseteils erzeugt. Es besteht die Möglichkeit, dass andere Fertigungsverfahren oder Kombinationen anderer Fertigungsverfahren angewandt werden.It is provided that the inner housing part is cylindrical and has a material which accommodates at least one Codierformation and geometry, which serves to receive the insulator, by a one-stage manufacturing process. The latter is, for example, a die-casting method, wherein additional production steps (eg deburring) are not excluded. Furthermore, the inner housing part and the at least one Codierformation and geometry by a separating manufacturing process, such as milling, created. Advantageously, the at least one coding formation and geometry are located on the inner wall of the inner housing part. The outer housing part may be formed as a cylindrical shape or as an angle tube, wherein an original forming manufacturing process (eg casting) produces the basic shape of the outer housing part. There is a possibility that other manufacturing processes or combinations of other manufacturing processes may be used.
Das zylindrische äußere Gehäuseteil ist im Inneren hohl und hat an der Grund- und Deckfläche jeweils eine Öffnung. Wenigstens eine dieser Öffnungen ist dazu ausgelegt das innere Gehäuseteil aufzunehmen. Das äußere Gehäuseteils enthält an der Innenwand vorzugsweise nur rotationssymmetrische Geometrien zur Mittellängsachse des äußeren Gehäuseteils, die vorteilhafterweise durch einen Drehprozess erstellt werden, wobei andere trennende Fertigungsprozesse (z. B. Bohren) nicht auszuschließen sind. Die wenigstens eine rotationssymmetrische Geometrie kann nach der Fertigung des äußeren Gehäuseteils in dieses eingebracht werden, aber auch nachdem das innere und äußere Gehäuseteil bereits miteinander verbunden sind. Dabei versteht man unter rotationssymmetrisch, dass das äußere Gehäuseteil nach einer Drehung um seine Mittellängsachse um einen beliebigen Winkel auf sich selbst abgebildet wird.The cylindrical outer housing part is hollow in the interior and has an opening on the base and top surfaces. At least one of these openings is designed to receive the inner housing part. The outer housing part preferably contains on the inner wall only rotationally symmetrical geometries relative to the central longitudinal axis of the outer housing part, which are advantageously produced by a turning process, whereby other separating manufacturing processes (eg drilling) can not be ruled out. The at least one rotationally symmetrical geometry can be introduced after the production of the outer housing part in this, but also after the inner and outer housing part are already connected to each other. It is understood by rotationally symmetrical that the outer housing part is mapped after rotation about its central longitudinal axis by an arbitrary angle to itself.
Diese wenigstens eine Geometrie kann eine Erhebung oder Vertiefung sein, die entlang des inneren Kreisumfangs des äußeren Gehäuseteils eingearbeitet ist. Dementsprechend ist wenigstens eine komplementäre Gegengeometrie auf dem Umfang des inneren Gehäuseteils eingearbeitet. Die Öffnungen können ebenfalls durch ein trennendes Fertigungsverfahren erzeugt werden. Weiterhin hat das äußere Gehäuseteil eine innenliegende Lippe. Hinter dieser Lippe, dem elektrischen Leiter zugewandt, sitzt im zusammengefügten Zustand das innere Gehäuseteil. Ein Fügeverfahren verbindet das innere und äußere Gehäuseteil miteinander. Dabei ist sicherzustellen, dass diese Verbindung elektrisch leitfähig ist und eine ausreichende Kontaktgabe aufweist, um die Anbindung des Schutzleiters zu gewährleisten. Vorteilhafterweise ist die elektrische Leitfähigkeit des inneren Gehäuseteils größer als die des äußeren Gehäuseteils. Weiterhin sollen die im Inneren befindlichen Komponenten gegenüber verdrehen geschützt sein.This at least one geometry may be a protrusion or recess which is machined along the inner circumference of the outer housing part. Accordingly, at least one complementary counter-geometry is incorporated on the circumference of the inner housing part. The openings can also be created by a separating manufacturing process. Furthermore, the outer housing part has an inner lip. Behind this lip, facing the electrical conductor, sitting in the assembled state, the inner housing part. A joining method connects the inner and outer housing parts with each other. It should be ensured that this connection is electrically conductive and has sufficient contact to ensure the connection of the protective conductor. Advantageously, the electrical conductivity of the inner housing part is greater than that of the outer housing part. Furthermore, the components located inside should be protected against twisting.
So sind das äußere Gehäuseteil und das innere Gehäuseteil des Steckverbinders baulich voneinander zu trennen und jeweils aus einem Material angepasst an die jeweiligen Umwelteinflüsse zu fertigen. Aufgrund dieser Separierung wird die Herstellung des Steckverbinders vereinfacht, da die wenigstens eine Codierformation und Geometrie nicht dem äußeren Gehäuseteil zugeordnet sind. Diese werden durch ein Fertigungsverfahren, z. B. ein Druckguss-Verfahren mit einem nachgelagerten Entgratungsschritt oder einem einstufigen trennenden Fertigungsverfahren, in das innere Gehäuseteil eingearbeitet. Ferner bestimmen die Einsatzanforderungen das Material des äußeren Gehäuseteils und als Reaktion auf sich ändernde Ansprüche kann das äußere Gehäuseteil ausgetauscht werden.Thus, the outer housing part and the inner housing part of the connector structurally separate from each other and each made of a material adapted to the respective environmental influences. Because of this separation, the production of the connector is simplified because the at least one coding formation and geometry are not associated with the outer housing part. These are produced by a manufacturing process, for. B. a die-casting process with a downstream Entgratungsschritt or a one-stage separating manufacturing process, incorporated into the inner housing part. Furthermore, the application requirements determine the material of the outer housing part, and in response to changing demands, the outer housing part can be replaced.
Zusammenfassend wird die Beständigkeit des Steckverbinders erhöht und das Fertigungsverfahren vereinfacht. Dies steigert die Flexibilität und ermöglicht eine erhebliche Reduzierung kostenintensiver Lagervarianten. Eine große Anzahl von Anwendungsbereichen ist gegeben, da das äußere Gehäuseteil unterschiedliche Materialien aufweisen kann.In summary, the durability of the connector is increased and the manufacturing process simplified. This increases flexibility and enables a significant reduction in cost-intensive storage options. A large number of applications is given because the outer housing part may have different materials.
Das innere Gehäuseteil ist vorteilhafterweise aus Zink oder einer Zink-Legierung gefertigt, insbesondere durch ein urformendes Fertigungsverfahren wie Druckguss oder einem spanabhebenden Verfahren.The inner housing part is advantageously made of zinc or a zinc alloy, in particular by a urformendes manufacturing process such as die casting or a machining process.
Das äußere Gehäuseteil ist vorzugsweise aus Edelstahl (z. B. 1.4440) oder einer Superlegierung (z. B. auf Ni-Mo-Cr Basis) gefertigt, insbesondere durch die Kombination eines urformenden und eines trennenden Fertigungsverfahren, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass auch andere Materialien und Fertigungsprozesse benutzt werden können.The outer housing part is preferably made of stainless steel (eg 1.4440) or a Superalloy (eg Ni-Mo-Cr based) manufactured, in particular by the combination of a primitive and a separating manufacturing process, wherein it is not excluded that other materials and manufacturing processes can be used.
Es wird eine Ausgestaltung des inneren Gehäuseteils vorgestellt, bei der wenigstens eine Codierformation und Geometrie in das innere Gehäuseteil eingearbeitet sind.An embodiment of the inner housing part is presented in which at least one coding formation and geometry are incorporated in the inner housing part.
Im Übrigen wird ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Gehäuses für einen Steckverbinder, wie im Verfahrensanspruch 10 definiert, offenbart und beansprucht.Incidentally, a method for producing the described housing for a connector as defined in the
Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es stellen dar:The invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. They show:
Detaillierte Beschreibung der AusführungsformenDetailed description of the embodiments
Unter Bezugnahme auf
Das innere Gehäuseteil
Der Außenmantel
Das zylindrische äußere Gehäuseteil
Eine Möglichkeit zur Verbindung des inneren Gehäuseteils
Da die wenigstens eine Codierformation in das innere Gehäuseteil
Weiterhin ist eine Lippe
Auf der Außenseite des äußeren Gehäuseteils befindet sich ein Gewinde
Die inneren Gehäuseteile
Bezugnehmend auf
Es versteht sich, dass der vorliegende Steckverbinder
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