DE102015105088A1

DE102015105088A1 - Winkelstecker

Info

Publication number: DE102015105088A1
Application number: DE102015105088.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Haspel; Sadik Karatas; Satoshi Aoki
Original assignee: Mitsumi Electronics Europe GmbH
Current assignee: MITSUMI ELECTRIC CO., LTD., JP; NMB-MINEBEA-GMBH, DE
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: CN107873113B; US20180097309A1; TR201815215T4; CN107873113A; US10014619B2; WO2016156385A1; EP3278400B1; DE102015105088B4; EP3278400A1; ES2693104T3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Winkelstecker, der einen äußeren Stecker (100), ein gewinkeltes Außenleiterteil (110), ein gewinkeltes Isolierteil (120), einen gewinkelten Halter (130) und vier gewinkelte Kontaktelemente (140), mit denen elektrische Leiter verbunden werden können, umfasst. Der gewinkelte Halter (130) ist derart ausgebildet, dass die vier Kontaktelemente (140) kraftlos eingesetzt werden können. Der Hochfrequenz-Winkelstecker ist vorzugweise ein FAKRA-Stecker. Das Gehäuse (100) eines FAKRA-Steckers entspricht der Norm DIN 72594-1.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Winkelstecker, insbesondere einen Hochfrequenz-Winkelstecker für eine FAKRA-Steckverbindung, mit einem äußeren Stecker, einem gewinkelten Außenleiterteil, das im äußeren Stecker aufgenommen ist, einem gewinkelten Isolierteil, das im Außenleiterteil aufgenommen ist, einem gewinkelten Halter und vier gewinkelten Kontaktelementen, mit denen elektrische Leiter verbunden werden können.
Stand der Technik
Der Normenausschuss Kraftfahrzeuge (FAKRA, FAchKReis Automobiltechnik) hat im Jahre 2004 die DIN 72594-1 verabschiedet, welche Hochfrequenz-Stecker für die Verwendung im Automobilbereich beschreibt. Im Automobilbereich gibt es spezielle Anforderungen, zum Beispiel in Bezug auf Temperaturbedingungen, Feuchtigkeit und Vibrationen. FAKRA-Stecker finden in der Automobiltechnik Anwendung für Datenübertragungskabel.
Die mechanischen Abmessungen derartiger FAKRA-Stecker sind in der DIN-Norm 72594-1 in der Fassung vom Oktober 2004 festgelegt. Der Abschnitt "Straßenfahrzeuge – 50-Ohm-Hochfrequenz-Schnittstelle (50-Ω-HFSSt) – Teil 1: Maße und elektrische Anforderungen" der o.g. DIN-Norm 72594-1 legt Stecker und Buchse bzw. Kupplung einer Schnittstelle mit einer Impedanz von 50 Ohm für Hochfrequenz-Anwendungen (50-Ω-HFSSt) in Straßenfahrzeugen fest.
Bei bisher üblichen Konstruktionen für FAKRA-Winkelstecker ist nachteilig, dass der bei der Montage erforderliche Kraftaufwand die Kontaktelemente beschädigen oder verbiegen kann. Auch die Verbindung der Leiter mit den Kontaktelementen könnte dabei beschädigt werden.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochfrequenz-Winkelstecker anzugeben, der ein reduziertes Risiko einer Beschädigung der Kontaktelemente während der Montage aufweist.
Lösung
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Hochfrequenz-Winkelstecker mit einem äußeren Stecker vorgeschlagen. Der Hochfrequenz-Winkelstecker hat ferner ein gewinkeltes Außenleiterteil, das im äußeren Stecker aufgenommen ist. Zudem ist ein gewinkeltes Isolierteil im Außenleiterteil aufgenommen. Außerdem sind ein gewinkelter Halter und vier gewinkelte Kontaktelemente, die jeweils mit einem elektrischen Leiter verbunden werden können, vorhanden. Diese vier gewinkelten Kontaktelemente sind im Halter in einer vorbestimmten Position aufgenommen. Der Halter ist derart ausgebildet, dass die vier Kontaktelemente senkrecht zur Ebene, die durch den Winkel des Halters definiert ist, kraftlos in den Halter eingesetzt werden können. Die Kontaktelemente werden also seitlich eingesetzt: zwei von der einen und zwei von der anderen Seite. Der Halter ist mit den Kontaktelementen im gewinkelten Isolierteil aufgenommen. Dabei kann der Halter oder das Isolierteil Aussparungen aufweisen, die mit entsprechenden Rastnasen am jeweils anderen Teil verrasten, wenn die Teile zusammengesetzt werden. Der Winkel zwischen der Anschlussrichtung der elektrischen Leiter und der Richtung der Verbindung, die durch den äußeren Stecker vorgegeben ist, beträgt typischerweise 90°. Allerdings sind auch andere, insbesondere größere, Winkel möglich.
Der Hochfrequenz-Winkelstecker kann wahlweise als Stecker (male) oder als Kupplung (female) ausgeführt werden, wobei sich die beiden Ausführungen vor allem durch die spezielle Form der Kontaktelemente unterscheiden.
Bedingt durch die gewinkelte Form des Halters werden die Kontaktelemente, nachdem sie kraftlos von der Seite aus in den Halter eingesetzt wurden, ohne Anwendung von elastischen Kräften fixiert, wenn der Halter im gewinkelten Isolierteil aufgenommen ist. Dadurch wird das Risiko einer Beschädigung der Kontaktelemente bei der Montage des Hochfrequenz-Winkelsteckers vermieden.
Damit der Halter sich besonders leicht und ohne zu verkanten in das Isolierteil einführen lässt, weist der Halter senkrecht zur Ebene, die durch den Winkel des Halters definiert ist, Nasen auf, welche in Aussparungen des Isolierteils laufen.
Um das Einsetzen und Fixieren der Kontaktelemente zu erleichtern, weist der Halter Führungen für die Kontaktelemente auf. In diesen Führungen sind Nasen vorhanden, und die Kontaktelemente haben Aussparungen, welche die Nasen in den Führungen des Halters aufnehmen, wenn die Kontaktelemente in den Halter eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Winkelstecker einen deutlich größeren Winkel als 90° zwischen der Anschlussrichtung der elektrischen Leiter und der Richtung der Verbindung hat.
Wenn jeweils zwei auf derselben Seite der Ebene, die durch den Winkel des Halters definiert ist, liegende Kontaktelemente durch isolierende Blöcke miteinander verbunden sind, wird die Montage des Winkelsteckers zusätzlich erleichtert. Insbesondere das Einsetzen der Kontaktelemente in den Halter gestaltet sich dann einfacher.
Um eine reibungslose Fertigung zu gewährleisten, sollten die Kontaktelemente mit den elektrischen Leitern mittels Crimpverbindungen verbunden werden können.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle – nicht genannten – Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
1 eine bevorzugte Ausführungsform eines Hochfrequenz-Winkelsteckers in Explosionsdarstellung;
2 eine Teilansicht der Ausführungsform nach 1, wobei die Teilansicht das Isolierteil und den Halter mit den Kontaktelementen in zusammengesetztem Zustand zeigt;
3A eine Rückansicht der Kontaktelemente, des Halters und des Isolierteils;
3B eine Seitenansicht der Kontaktelemente, des Halters und des Isolierteils; und
3C eine Aufsicht auf die Kontaktelemente, den Halter und das Isolierteil, jeweils vor dem Zusammensetzen.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Winkelstecker in Explosionsdarstellung. Dieser Winkelstecker kann einen äußeren Stecker oder ein FAKRA-Gehäuse 100 umfassen. Das FAKRA-Gehäuse entspricht der Norm DIN 72594-1. Dieser männliche Hochfrequenz-Winkelstecker kann mit einer weiblichen Buchse eine elektrische Steckverbindung formen. Alternativ kann er als weibliche Hochfrequenz-Winkelkupplung ausgeführt werden, die mit einem männlichen Einbaustecker eine elektrische Steckverbindung formen kann. Hierzu wird vor allem eine andere Form der Kontaktelemente gewählt.
Der Hochfrequenz-Winkelstecker umfasst ein gewinkeltes Außenleiterteil 110, ein gewinkeltes Isolierteil 120, einen gewinkelten Halter 130 und vier gewinkelte Kontaktelemente 140. Die vier Kontaktelemente können jeweils mit einem elektrischen Leiter verbunden werden, vorzugsweise durch eine Crimpverbindung.
Jeweils zwei auf derselben Seite der Ebene, die durch den Winkel des Halters 130 definiert ist, liegende Kontaktelemente 140 können durch isolierende Blöcke 150 miteinander verbunden sein.
Der Halter 130 kann zudem Führungen 160 für die Kontaktelemente aufweisen. Die vier Kontaktelemente 140 können seitlich in die Führungen 160 im Halter 130 eingesetzt werden, und zwar insbesondere kraftlos. Sind jeweils zwei Kontaktelemente 140 durch isolierende Blöcke 150 miteinander verbunden, werden sie gemeinsam eingesetzt, was die Handhabung erleichtert.
In den Führungen 160 sind Nasen 170 vorhanden, und die Kontaktelemente 140 haben entsprechende Aussparungen 180, welche die Nasen 170 aufnehmen können, wenn die Kontaktelemente 140 in den Halter 130 eingesetzt werden.
Zudem kann der Halter 130 senkrecht zur Ebene, die durch den Winkel des Halters definiert ist, Nasen 190 aufweisen, welche in Aussparungen 199 des Isolierteils 120 laufen können.
Der Halter 130 kann dann mit den vier Kontaktelementen 140 in das Isolierteil 120 eingeschoben werden, das danach in das Außenleiterteil 110 eingesetzt wird, welches wiederum in den äußeren Stecker 100 eingeschoben werden kann.
2 zeigt das Isolierteil 120, in welches der Halter 130 mit den Kontaktelementen 140 eingesetzt wurde. Hier sind die Aussparungen 199 besonders deutlich zu sehen, in denen die Nasen 190 laufen können, die der Halter 130 aufweisen kann.
3A, 3B und 3C zeigen die Kontaktelemente 140, den Halter 130 und das Isolierteil 120 vor dem Zusammensetzen. 3A zeigt eine Rückansicht, also von der der Verbindung gegenüberliegenden Seite aus, während 3B eine Seitenansicht und 3C eine Aufsicht zeigt. Hier ist zu erkennen, wie die Kontaktelemente 140, die mit isolierenden Blöcken 150 verbunden sein können, in den Halter 130 und der Halter in das Isolierteil 120 passen. Insbesondere ist zu sehen, wie die Kontaktelemente 140 in die Führung 160 im Halter 130 passen, wobei die Nasen 170 genau in die Aussparungen 180 in den Kontaktelementen passen, und wie die Nasen 190 an dem Halter 130 in die Aussparungen 199 des Isolierteils 120 passen.
Glossar
Crimpen
Unter Crimpen versteht man ein Fügeverfahren, bei dem zwei Komponenten durch plastische Verformung miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Bördeln, Quetschen, Kräuseln oder Falten. Eine Crimpverbindung ist nur bedingt lösbar und kann bei Reparaturen nur mit geeignetem Werkzeug erneuert werden (nach http://de.wikipedia.org/wiki/Crimpen).
kraftlos
“Kraftlos“ bedeutet ohne eine Kraft, die genügt, um etwas (elastisch) zu deformieren. Eine geringere Kraft, zum Bespiel um die geringen Reibungskräfte zwischen dem Halter und dem Isolierteil zu überwinden, kann allerdings notwendig sein.
rechtwinklig
Rechtwinklig bedeutet mit einem Winkel von 90 Grad mit einer vorgegebenen Toleranz.
Stecker und Buchse
Bei elektrischen Steckverbindungen unterscheidet man den männlichen (male) Teil einer Steckverbindung (mit nach außen weisenden Kontaktstiften) vom weiblichen (female) Teil (mit nach innen weisenden Kontaktöffnungen). Der männliche Teil wird als Stecker bezeichnet, wenn er am Ende eines Kabels angebracht ist, oder als Einbaustecker, wenn er fest in ein Gerätegehäuse eingebaut ist. Der weibliche Teil wird als Kupplung bezeichnet, wenn er am Ende eines Kabels angebracht ist, oder als Buchse, wenn er fest in ein Gerätegehäuse eingebaut ist. Sowohl für Netzspannung führende Verbindungen innerhalb von Elektrogeräten als auch im KFZ-Bereich kommen regelmäßig Flachsteckverbinder zum Einsatz, die als Kabelschuhe auf die Adern des Kabelbaums im Crimp- oder Pressverfahren aufgequetscht werden und sowohl isoliert als auch völlig unisoliert vorkommen.
Steckverbinder
Steckverbinder dienen zum Trennen und Verbinden von Leitungen (für elektrischen Strom oder auch optische Strahlung, allgemein technische Medien). Die Verbindungsteile werden dabei durch Formschluss der Steckerteile passend ausgerichtet, durch Federkraft kraftschlüssig lösbar fixiert und oft durch Verschrauben zusätzlich gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert. (nach http://de.wikipedia.org/wiki/Steckverbinder)
Winkelstecker
Dabei handelt es sich um einen Steckverbinder, der – typischerweise um 90° – gewinkelt ist. Die Verbindungsrichtung ist also rechtwinklig zum Kabel angeordnet. Obwohl er als Winkelstecker bezeichnet wird, kann der gewinkelte Steckverbinder wahlweise als Stecker (male) zum Verbinden mit einer Buchse oder als Kupplung (female) zum Verbinden mit einem Einbaustecker vorliegen.
Bezugszeichenliste

100: äußerer Stecker
110: gewinkeltes Außenleiterteil
120: gewinkeltes Isolierteil
130: gewinkelter Halter
140: gewinkeltes Kontaktelement
150: isolierender Block
160: Führung für Kontaktelemente
170: Nase in Führung
180: Aussparung in Kontaktelement
190: Nase
199: Aussparung in Isolierteil

zitierte Literatur
zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 72594-1

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 Nicht-Patentliteratur

Jahre 2004 die DIN 72594-1 [0002]
DIN-Norm 72594-1 in der Fassung vom Oktober 2004 [0003]
DIN-Norm 72594-1 [0003]
Norm DIN 72594-1 [0021]
http://de.wikipedia.org/wiki/Crimpen [0030]
http://de.wikipedia.org/wiki/Steckverbinder [0034]

Claims

Hochfrequenz-Winkelstecker mit: 1.1 einem äußeren Stecker (100); 1.2 einem gewinkelten Außenleiterteil (110), das im äußeren Stecker (100) aufgenommen ist; 1.3 einem gewinkelten Isolierteil (120), das im Außenleiterteil (110) aufgenommen ist; 1.4 einem gewinkelten Halter (130); 1.5 vier gewinkelten Kontaktelementen (140), die jeweils mit einem elektrischen Leiter verbunden werden können; 1.5.1 wobei die vier gewinkelten Kontaktelemente (140) im Halter (130) in einer vorbestimmten Position aufgenommen sind; 1.5.2 wobei der Halter (130) derart ausgebildet ist, dass die vier Kontaktelemente (140) senkrecht zur Ebene, die durch den Winkel des Halters definiert ist, kraftlos in den Halter (130) eingesetzt werden können; und 1.6 wobei der Halter (130) im gewinkelten Isolierteil (120) aufgenommen ist.
Hochfrequenz-Winkelstecker nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (130) senkrecht zur Ebene, die durch den Winkel des Halters definiert ist, Nasen (190) aufweist, welche in Aussparungen (199) des Isolierteils (120) laufen.
Hochfrequenz-Winkelstecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (130) Führungen (160) für die Kontaktelemente (140) sowie in diesen Führungen Nasen (170) aufweist; und dass die Kontaktelemente (140) Aussparungen (180) aufweisen, welche die Nasen (170) in den Führungen (160) des Halters (130) aufnehmen, wenn die Kontaktelemente (140) in den Halter (130) eingesetzt werden.
Hochfrequenz-Winkelstecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei auf derselben Seite der Ebene, die durch den Winkel des Halters (130) definiert ist, liegende Kontaktelemente (140) durch isolierende Blöcke (150) miteinander verbunden sind.
Hochfrequenz-Winkelstecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (140) derart ausgebildet sind, dass sie mit elektrischen Leitern mittels Crimpverbindungen verbunden werden können.