DE102015122303B3

DE102015122303B3 - Steckverbinderbuchse

Info

Publication number: DE102015122303B3
Application number: DE102015122303.1A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Richard Kerner; Timo Zentgraf; Michael Knödler; Christian Joachim Ungerer
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-12-19
Also published as: WO2017121564A1; JP6917377B2; CN108475867A; EP3403297B1; CN108370113A; JP2018537826A; US20190027853A1; US20190267739A1; DE202016100095U1; EP3391475A1; EP3403297A1; US10446963B2; US10587065B2; WO2017102534A1; US10535943B2; JP2019502242A; US20190036260A1

Abstract

Elektrische Steckverbinderbuchse (1), umfassend eine zylindrische Buchsenhülse (2), wobei die Buchsenhülse (2) mit einem Aufnahmeraum (20) ausgebildet ist, in dem ein zylinderförmiger Lamellenkäfig (3) mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kontaktlamellen (31) eingeschoben ist, wobei der Lamellenkäfig (3) über einen ersten und zweiten endseitig umlaufenden Bundsteg (32a, 32b) verfügt, zwischen denen die Kontaktlamellen (31) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkäfig (3) an beiden Bundstegen (32a, 32b) über fensterartige Ausnehmungen (35) verfügt und wobei durch ein Prägeverfahren mehrere Auswölbungen (25) in den Mantel der Buchsenhülse (2) eingebracht sind, die sich in die fensterartigen Ausnehmungen (35) derart hinein erstrecken, dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Lamellenkäfig (3) und der Buchsenhülse (2) gebildet 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 geformten mit mehreren Längskontaktelementen zur Kontaktierung eines korrespondierenden Steckers und mit einer die Längskontaktelemente umgebenden Buchsenhülse.
Aus der DE 10 2012 221 384 A1 ist ein Buchsenkontakt mit einem Kontaktbereich bekannt für einen elektrischen Leiter, bei dem im Buchsenkontakt eine Vielzahl von Lamellen vorgesehen sind, die in ihrem axialen Verlauf zwischen zwei ringförmigen Endbereichen einen mindestens einmaligen Verlaufswechsel aufweisen.
Aus der DE 10 2008 058 203 A1 ist eine aus einem einstückigem Blechzuschnitt hergestellte Steckbuchse bekannt, die einen oberen und einen unteren ringsrum geschlossenen Ringbereich aufweist, die durch Stege mit parallelen Seitenkanten verbunden sind, so dass zwischen den bogenförmig nach innen ausgebaucht sind. Am unteren Ringbereich sind ferner Kontaktbeine ausgebildet zur Montage auf einer Leiterplatte.
Aus der DE 10 2008 058 204 A1 ist eine Steckbuchse für Leiterplatten bekannt, die ebenfalls aus einem Blech hergestellt wurde. Diese Steckbuchse enthält ein mittleres Ringelement aus Blech, an dessen einen Seite Kontaktstifte ausgebildet sind, mit deren Hilfe die Steckbuchse ebenfalls in einer Leiterplatte montiert werden können.
Aus der DE 10 2013 203 546 A1 ist eine weitere Lösung einer Hochstromsteckverbindung bekannt, bei der ein Kontaktlamellenring vorgesehen ist mit im Querschnitt 8-förmigen Kontaktlamellen.
Aus der WO 2014/095365 A1 ist ein Steckverbinder zum lösbaren elektrischen Verbinder zweier Pole bekannt, welche einen Buchsenkörper aufweist mit einer Buchsenöffnung, welche eine Mittelachse definiert, wobei das Verbindungsstück als bezüglich seiner Verbindungslänge veränderbare Streifen aus einem elektrisch leitenden Metall ausbildet.
Aus der US 2003/0077950 A1 ist ein elektrischer Steckverbinder und ein Herstellungsverfahren bekannt, bei dem eine Buchse von einem ersten zu einem anderen Gehäuseende ausgebildet ist, wobei die Buchse eine Vielzahl von Kontaktstreifen ausbildet.
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.
Die US 2003/0068931 A1 zeigt eine elektrische Steckverbinderbuchse umfassend eine im wesentlichen zylindrische Buchsenhülse, die an ihren stirnseitigen Enden mit Ausnehmungen versehen ist, um ein hyperbolisch gedrehten Lamellenkäfig mit seinen Anschlusszungen an bzw. in diesen Ausnehmungen zu befestigen.
Aus der DE 10 2011 105 821 B4 ist ferner eine elektrische Steckverbinderbuchse bekannt mit einer zylindrischen Buchsenhülse, wobei die Buchsenhülse mit einem Aufnahmeraum, in dem ein hyperbolisch gedrehter Lamellenkäfig angebracht ist und die Buchsenhülse über eine erste und zweite Stirnfläche verfügt und der Lamellenkäfig mit Anschlusszungen an der ersten und zweiten Stirnfläche der Buchsenhülse mit dieser formschlüssig verbunden ist und dass in dem Übergangsbereich zwischen der Buchsenhülse und der Anschlusszunge Durchbrüche angebracht sind und dass wenigstens eine der Anschlusszungen des Lamellenkäfigs durch einen der Durchbrüche hindurchragt.
Die im Stand der Technik bekannten Lösungen weisen allesamt den Nachteil auf, dass die Fertigung sehr aufwendig ist, 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. Regelmäßig müssen Hochpräzisionsrohre eingesetzt werden, da jeweils das Innenrohr des Lamellenkäfigs in die Rohrform der umgebenen Hülse passen muss und ggf. die umgebene Hülse wiederum in eine weitere Hülsenaufnahme eingebracht werden muss und dort befestigt werden muss.
Ein erhebliches Problem stellen solche Kontaktsysteme dar, bei der ein zylinderförmiges, insbesondere zylinderförmig gerolltes Kontaktgitter an beiden endseitigen Bundstegen in der das Kontaktgitter umgebenden Hülse zu befestigen ist und die Toleranzen aufeinander abzustimmen sind.
In der Regel umfassen daher gattungsgemäße Steckverbinderbuchsen ein eingesetztes Kontaktgitter, welches mittels aufwendiger materialschlüssiger Fügeverfahren (wie z. B. Schweißen) mit der Hülse verbunden ist. Dennoch ist regelmäßig ein Präzisionsrohr erforderlich, um zumindest den Innendurchmesser in einem kleineren Toleranzfeld zu haben. Andererseits unterliegen das Kontaktgitter und die typischerweise daran ausgebildeten Bundstege dennoch solchen Fertigungstoleranzen, dass es fertigungstechnische Schwierigkeiten bei den herkömmlichen Fügeverfahren gibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine Steckverbinderbuchse unter Inkaufnahme von ggf. höheren Toleranzen wesentlich einfacher und wirtschaftlicher zu fertigen, wobei gleichzeitig die Anzahl der Bauteile reduziert werden soll, aber dennoch eine hohe Stromtragfähigkeit bei hoher Temperaturbelastung gewährleistet ist, insbesondere bei Temperaturen zwischen 150° und 170° und teilweise bei höheren Temperaturen sicher gewährleistet sein muss.
Die Erfindung wird durch eine Steckverbinderbuchse mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie einem Verfahren nach den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst.
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es dabei, den zylinderförmigen Lamellenkäfig nicht wie im Stand der Technik bekannt an einem oder beiden Enden mit einem Fügeverfahren (wie z. B. Schweißen) zu fügen, sondern am ersten Ende des Lamellenkäfigs Ausnehmungen vorzusehen, in die Auswölbungen der Hülse mittels einer Prägeverbindungen hineingeformt werden, um den Lamellenkäfig in der Hülse zu fixieren, dann den Lamellenkäfig ggf. um einem bestimmten Winkel zu tordieren (um daraus einen hyperbolisch geformten Lamellenkäfig auszubilden) und in einem weiteren Schritt Auswölbungen der Hülse mittels weiterer Prägeverbindungen in Ausnehmungen, die am anderen Ende der Hülse vorgesehen sind hineinzuformen.
Erfindungsgemäß ist daher eine elektrische Steckverbinderbuchse umfassend eine zylindrische Buchsenhülse vorgesehen, wobei die Buchsenhülse mit einem Aufnahmeraum ausgebildet ist, in dem ein zylinderförmiger Lamellenkäfig mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kontaktlamellen eingeschoben ist, wobei der Lamellenkäfig über einen ersten und zweiten endseitige umlaufenden Bundsteg verfügt zwischen denen die Kontaktlamellen verlaufen, wobei der Lamellenkäfig an beiden Bundstegen über vorzugsweise fensterartige Ausnehmungen verfügt und wobei durch ein Prägeverfahren mehrere Auswölbungen in den Mantel der Buchsenhülse eingebracht sind, die sich in die fensterartigen Ausnehmungen derart hinein erstrecken, dass eine vorzugsweise kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Lamellenkäfig und der Buchsenhülse gebildet wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass am ersten und zweiten Bundsteg zwei oder mehrere fensterartige Ausnehmungen oder Öffnungen am Rand des jeweiligen Bundstegs so angeordnet sind, dass die jeweilige Ausnehmung stirnseitig zum jeweiligen Rand hin offen ist und vorzugsweise als eine stirnseitige Verzahnung geformt oder gebildet ist.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn am ersten und zweiten Bundsteg zwei oder mehrere fensterartige Ausnehmungen oder Öffnungen mit je einer in Axialrichtung (A) betrachteten Länge L vorgesehen sind, in die an der Innenwand der Buchsenhülse jeweils vorgesehene Auswölbungen einer jeweils nahezu identischen Länge L' eingreifen, so dass dadurch eine axiale Bewegung des jeweiligen Bundsteges verhindert wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass am ersten und zweiten Bundsteg fensterartige Ausnehmungen mit einer quer zur Axialrichtung (A) betrachteten Breite B vorgesehen sind, in die an der Innenwand der Buchsenhülse vorgesehene Auswölbungen einer gleichen oder fast gleichen Breite B' eingreifen, so dass ein Verdrehen des jeweilige Bundstegs verhindert wird.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Befestigungsmittel an der Buchsenhülse als Prägungen im Mantel der Buchsenhülse vorgesehen sind, wobei am Außenmandel der Buchsenhülse Vertiefungen und am Innenmantel der Buchsenhülse hervorstehende Auswölbungen ausgebildet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Befestigungsmittel als im Wesentlichen quaderförmige Aufwölbungen mit jeweils zwei gegenüberliegenden Längsseitenkanten und jeweils zwei gegenüberliegenden Querseitenkanten ausgebildet sind.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn der Lamellenkäfig in einem zentralen mittigen Abschnitt in Axialrichtung (A) betrachten einen geringeren Durchmesser aufweist, als an den Bundestegen, vorzugsweise dadurch gebildet, dass der eine Bundsteg des Lamellenkäfigs gegenüber dem anderen Bundsteg tordiert wurde.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wie zuvor beschriebenen elektrischen Steckverbinderbuchse, mit den folgenden Verfahrensschritten:

a. Herstellen eines Kontaktlamellengitters mit zwei endseitigen Bundstegen mit einer Vielzahl von dazwischen verlaufenden parallelen Kontaktlamellen;
b. Einbringen von zwei oder mehreren fensterartigen stirnseitig offenen Öffnungen in die beiden Bundsteg des Kontaktlamellengitters und Überführen des Kontaktlamellengitters in einen zylindrischen Lamellenkäfig,
c. Bereitstellen einer Buchsenhülse mit einem Aufnahmeraum und Einschieben des Lamellenkäfigs in den Aufnahmeraum;
d. Anbringen von in den Aufnahemraum hervorstehende Auswölbungen an dem Innenmantel der Buchsenhülse, vorzugsweise durch Prägen korrespondierend zu den Ausnehmungen des ersten Bundstegs derart, dass die entsprechenden Auswölbungen in die fensterartigen Öffnungen eingreifen und den einen Bundsteg festlegen sowie
e. Anbringen von in den Aufnahemraum hervorstehenden weiteren Auswölbungen an dem Innenmantel der Buchsenhülse, vorzugsweise durch Prägen korrespondierend zu den Ausnehmungen des zweiten Bundstegs derart, dass die entsprechenden Auswölbungen in die fensterartigen Öffnungen am zweiten Bundsteg eingreifen und diesen festlegen.

Mit Vorteil ist zwischen dem Schritt d) und dem Schritt e) eine Torsions- oder Drehbewegung des zweiten Bundstegs gegenüber dem ersten Bundsteg erfolgt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen sowie den Figuren und der dazugehörigen Figurenbeschreibung, wobei die Figuren der Zeichnungen folgendes darstellen:
1 eine Seitenansicht einer Buchsenhülse mit einem daneben dargestellten Lamellengitter;
2 eine stirnseitige Ansicht auf eine montierte Steckverbinderbuchse;
3 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A aus der 2 und
4 das Detail C aus der 3.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand des folgenden Ausführungsbeispiels, das in den 1 bis 4 dargestellt ist, näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen weisen dabei auf gleiche funktionelle oder strukturelle Merkmale hin.
Dargestellt ist in 1 eine Seitenansicht einer Buchsenhülse 2 mit einem daneben dargestellten Lamellengitter 3, wobei die Buchsenhülse 2 mit einem Aufnahmeraum 20 ausgebildet ist, in das das zylinderförmiger Lamellenkäfig 3 mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kontaktlamellen 31 in 2 und 3 eingebracht ist.
Die zylinderförmige und rohrförmige Buchsenhülse 2 weist einen umfangsgeschlossenen Mantel 7 auf und ist an beiden Enden offen.
Der Lamellenkäfig 3 verfügt über einen ersten und zweiten endseitige umlaufenden Bundsteg 32a, 32b zwischen denen eine Vielzahl von Kontaktlamellen 31 verlaufen. Die Kontaktlamellen 31 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander unter Bildung eines Spaltes zwischen je zwei benachbarten Kontaktlamellen 31.
Der Lamellenkäfig 3 verfügt an beiden Bundstegen über fensterartige Ausnehmungen 35, die stirnseitig zum jeweiligen Rand 33a, 33b hin offen sind.
Durch ein Prägeverfahren sind mehrere Auswölbungen 25, wie in den 2 bis 4 ersichtlich, in den Mantel der Buchsenhülse 2 eingebracht, die sich in die fensterartigen Ausnehmungen 35 derart hinein erstrecken, dass eine vorzugsweise kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Lamellenkäfig 3 und der Buchsenhülse 2 gebildet wird.
Am Außenmandel 24 der Buchsenhülse 2 sind ferner Vertiefungen 26 und gegenüberliegend zu den hervorstehende Auswölbungen 25 im Mantel 7 ausgebildet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbinderbuchse
2: Buchsenhülse
3: Lamellengitter/Lamellenkäfig
7: Mantel
20: Aufnahmeraum
23: Innenwand/Innenmantel
24: Außenmandel
25: Auswölbungen
26: Vertiefungen
27: Längsseitenkanten
28: Querseitenkanten
31: Kontaktlamellen
32a, 32b: Bundstege
33a, 33b: Ränder
35: Ausnehmung
A: Axialrichtung

Claims

Elektrische Steckverbinderbuchse (1), umfassend eine zylindrische Buchsenhülse (2), wobei die Buchsenhülse (2) mit einem Aufnahmeraum (20) ausgebildet ist, in dem ein zylinderförmiger Lamellenkäfig (3) mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kontaktlamellen (31) eingeschoben ist, wobei der Lamellenkäfig (3) über einen ersten und zweiten endseitig umlaufenden Bundsteg (32a, 32b) verfügt, zwischen denen die Kontaktlamellen (31) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkäfig (3) an beiden Bundstegen (32a, 32b) über fensterartige Ausnehmungen (35) verfügt und wobei durch ein Prägeverfahren mehrere Auswölbungen (25) in den Mantel der Buchsenhülse (2) eingebracht sind, die sich in die fensterartigen Ausnehmungen (35) derart hinein erstrecken, dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Lamellenkäfig (3) und der Buchsenhülse (2) gebildet ist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fensterartigen Ausnehmungen (35) stirnseitig zum jeweiligen Rand (33a, 33b) des Lamellenkäfigs (3) hin offen sind und dadurch als eine stirnseitige Verzahnung geformt oder gebildet sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die fensterartigen Ausnehmungen (35) mit je einer in Axialrichtung (A) betrachteten Länge L vorgesehen sind, wobei in die fensterartigen Ausnehmungen (35) die an der Innenwand (23) der Buchsenhülse (2) jeweils vorgesehenen Auswölbungen (25) einer jeweils nahezu identischen Länge L' eingreifen, so dass dadurch eine axiale Bewegung des jeweiligen Bundsteges (32a, 32b) gegenüber der Buchsenhülse (2) verhindert wird.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fensterartigen Ausnehmungen (35) mit einer quer zur Axialrichtung (A) betrachteten Breite B vorgesehen sind, wobei in die fensterartigen Ausnehmungen (35) die an der Innenwand (23) der Buchsenhülse (2) vorgesehenen Auswölbungen (25) einer nahezu gleichen Breite B' eingreifen, so dass ein Verdrehen des jeweiligen Bundstegs (32a, 32b) gegenüber der Buchsenhülse (2) verhindert wird.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswölbungen (25) als im Wesentlichen quaderförmige Aufwölbungen mit jeweils zwei gegenüberliegenden Längsseitenkanten (27) und jeweils zwei gegenüberliegenden Querseitenkanten (28) ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit den folgenden Verfahrensschritten: a. Herstellen eines Kontaktlamellengitters (3) mit zwei endseitigen Bundstegen (32a, 32b) mit einer Vielzahl von dazwischen parallel verlaufenden Kontaktlamellen (31); b. Einbringen von zwei oder mehreren fensterartigen stirnseitig offenen Ausnehmungen (35) in die beiden Bundstege (32a, 32b) des Kontaktlamellengitters (3) und Überführen des Kontaktlamellengitters (3) in einen zylindrischen Lamellenkäfig (3); c. Bereitstellen einer Buchsenhülse (2) mit einem Aufnahmeraum (20) und Einschieben des Lamellenkäfigs (3) in den Aufnahmeraum (20); d. Anbringen von in den Aufnahmeraum (20) hervorstehenden Auswölbungen (25) an dem Innenmantel (23) der Buchsenhülse (2) durch Prägen korrespondierend zu den Ausnehmungen (35) des ersten Bundstegs (32a) derart, dass die entsprechenden Auswölbungen (25) in die fensterartigen Ausnehmungen (35) am ersten Bundsteg (32a) eingreifen und diesen festlegen sowie e. Anbringen von in den Aufnahmeraum (20) hervorstehenden weiteren Auswölbungen (25) an dem Innenmantel (23) der Buchsenhülse (2) durch Prägen korrespondierend zu den Ausnehmungen (35) des zweiten Bundstegs (32b) derart, dass die entsprechenden Auswölbungen (25) in die fensterartigen Ausnehmungen (35) am zweiten Bundsteg (32b) eingreifen und diesen festlegen.