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Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit einer Verbindungsanordnung mit wenigstens einem Federarm zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem Schutzleiterkontakt und einem Metallgehäuse.
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Gattungsbildende Verbindungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. In der
DE 39 12 189 C2 wird eine Verbindungsanordnung beschrieben, die sich auf eine Schutzleiterverbindung bezieht, die zwischen einem Schutzleiter und einem Metallteil, insbesondere dem Metallgehäuse eines Steckverbinders oder dergleichen vorgesehen ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Schutzkontaktelement, welches mit Federmitteln ausgestattet ist, die zur Bildung der Schutzleiterverbindung eingesetzt werden. Die Erfindung bezieht sich schließlich auf einen Steckverbinder unter Verwendung einer solchen Schutzleiterverbindung bzw. eines solchen Schutzkontaktelementes.
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Steckverbinder und Steckvorrichtungen müssen bei Verwendung von berührbaren Metallteilen, wie z. B. einem Metallgehäuse, aus Gründen der Berührsicherheit derart aufgebaut sein, dass eine Schutzleiterverbindung zwischen einem an einem Schutzkontaktelement angeschlossenen Schutzleiter und dem Metallgehäuse vorgesehen ist.
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Der
DE 39 12 189 C2 liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzleiterverbindung bzw. ein Schutzkontaktelement vorzusehen, bei dem unabhängig vom Zustand und den Eigenschaften des Isolierstoffs des Isolierkörpers und der Toleranz des Metallgehäuses stets eine ungestörte und sichere Schutzleiterverbindung, also eine Verbindung zwischen einem Metallteil des Steckverbinders und dem Schutzleiter besteht. Die in dieser Ausführung vorliegende Ausgestaltung der Feder ist aber äußerst komplex und in der Herstellung aufwendig. Ferner besteht der Nachteil darin, dass bei konfektionierbaren Steckverbindern, bei dem der eingesetzte Schutzleiterkontakt auf die erforderliche Stromtragfähigkeit des Steckverbinders angepasst werden muss, keine einfache Anpassung möglich ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, vorbesagte Nachteile zu überwinden und einen einfach und kostengünstig herstellbaren Steckverbinder mit einer Verbindungsanordnung bereitzustellen, die einen Kontakt zwischen einem in einem Kontaktkörper angeordneten Schutzleiterkontakt und einem Metallgehäuse herstellt.
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Erfindungsgemäß wird ein Steckverbinder, umfassend einen Schutzleiterkontakt, einen Isolierkörper, ein Metallgehäuse und eine Verbindungsanordnung mit wenigstens einem Federarm zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem Schutzleiterkontakt, der innerhalb eines Isolierkörpers angeordnet ist, und einem Metallgehäuse, das den Isolierkörper wenigstens teilweise von außen umschließt, vorgeschlagen. Der Federarm weist wenigstens einen federnden Kontaktbereich auf und steht zumindest teilweise aus dem Isolierkörper mit einer Kontaktausbildung zur Kontaktierung einer Innenseite eines Metallgehäuses hervor. Ferner weist der Isolierkörper jeweils einen Spalt oder einen Einschnitt für den entsprechenden Federarmabschnitt zum Einführen der Verbindungsanordnung in den Isolierkörper auf, welcher sich entlang einer axialen Richtung des Isolierkörpers durch dessen Gehäusewand hindurch erstreckt. Der Steckverbinder ist dabei derart ausgebildet, dass sich der jeweilige Spalt von einem Spalteingang einer vorderen Gehäusekante des Isolierkörpers bis zu einem Durchbruch im Isoliergehäuse mit einem Federarmanschlag erstreckt. Der Federarm ragt durch den Durchbruch hindurch und liegt dabei seitlich am Federarmanschlag an. Wesentlicher Vorteil daran ist, dass die Montage der Verbindungsanordnung über den Spalt oder Einschnitt in den Steckverbinder in unterschiedlichen Montagezuständen realisierbar ist ohne Änderungen an Komponenten des Steckverbinders vornehmen zu müssen. Dabei ist günstig, dass der Kontakt einer Innenseite eines Metallgehäuses, das einen Isolierkörper wenigstens teilweise umschließt, mit der hervorstehenden, radial außerhalb des Isolierkörpers positionierten Kontaktausbildung zur Kontaktierung sichergestellt ist. Weiter vorteilhaft ist, dass der Spalt die Verbindungsanordnung bei der Montage bis zu seiner erfindungsgemäßen Position führt. Aufgrund des Durchbruchs kann die Verbindungsanordnung direkt von dem Steckverbinder-Zentrum bis zu dem Federarmanschlag des Isolierkörpers verlaufen und dort mittels seines Kontaktbereichs mit dem Metallgehäuse in Kontakt treten. Außerdem wird durch den Aufbau des Isolierkörpers mit dem Spalt eine einfachere und weniger komplexe Konstruktion der Verbindungsanordnung ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontaktausbildung der Verbindungsanordnung als federndes Element oder Prägung an dem federnden Element ausgebildet ist. Aufgrund seiner Federmöglichkeit fungiert das Kontaktierungselement ferner als ein Toleranzausgleichsmittel.
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Vorzugsweise ist die Verbindungsanordnung so ausgebildet, dass der Federarm wenigstens einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt ausbildet. Der erste Abschnitt stellt einen Schutzleiteraufnahmebereich dar, der den Schutzleiterkontakt zumindest abschnittsweise umschließt, an den sich als zweiter Abschnitt ein Übergangsbereich anschließt und mit dem Kontaktbereich verbunden ist, welcher den dritten Abschnitt ausbildet.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass der Federarm bis auf den Kontaktbereich innerhalb des Isolierkörpers angeordnet ist. Dadurch sind der Schutzleiteraufnahmebereich und der Übergangsbereich mittels des Isolierkörpers isoliert. Somit ist sichergestellt, dass der Federarm ausschließlich das Metallgehäuse mit dem Schutzleiter verbindet.
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Ferner ist günstig, dass mehrere federnde Anschlusszungen an dem Schutzleiteraufnahmebereich ausgebildet sind, die sich von diesem in axialer Richtung des Schutzleiters erstrecken und einen in Richtung des Schutzleiterkontakts gebogenen Kontaktabschnitt ausbilden, der den Schutzleiter federnd fixiert. Der Schutzleiteraufnahmebereich bietet aufgrund der federnden Anschlusszungen einen Toleranzausgleich für entsprechende Schutzleiterdurchmesser und fixiert zusätzlich den Schutzleiter kraftschlüssig zwischen den Anschlusszungen.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Schutzleiteraufnahmebereich C-förmig oder teilringförmig ausgebildet ist und die Übergangsbereiche der Federarme von dem Schutzleiter gesehen sich nach radial außen erstrecken, vorzugsweise unter einem Winkel im Bereich von 60° bis 180°, weiter vorzugsweise unter einem Winkel 150° bis 160° zueinander orientiert sind. Dabei ist günstig, dass der Schutzleiteraufnahmebereich aufgrund der C-förmigen oder teilringförmigen Ausbildung einen Schutzleiter aufnehmen kann. Außerdem kann durch einen flexiblen Winkel zwischen den Übergangsbereichen der Federarm optimal an die Geometrie und die Konfiguration des Isolierkörpers angepasst werden. Dadurch kann der Federarm in diversen Verbindungsanordnungen mit Metallgehäuse eingesetzt werden. Durch eine solche Konstruktion kann ferner sichergestellt werden, dass es mehr als einen Kontaktpunkt zwischen Schutzleiter und Gehäuse gibt und auch im Versagensfall eines Kontaktes immer noch eine sichere Verbindung zum Metallgehäuse gewährleistet ist.
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In einem günstigen Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist der Übergangsbereich am Übergang zu dem Kontaktbereich um mindestens 90° nach innen in Richtung Schutzleiteraufnahmebereich gebogen. Dies hat zur Folge, dass der Federarm in montierter Position mit dem Kontaktbereich unter Vorspannung an dem Federarmanschlag des Isolierkörpers anliegt und der Federarmanschlag eine Stützfläche für den Kontaktbereich ausbildet.
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In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung des vorliegenden Steckverbinders ist ferner vorgesehen, dass der Isolierkörper einen Spalteingang aufweist, der die Öffnung des Spalts oder des Einschnitts zur Gehäusekante hin vergrößert. Dies hat zur Folge, dass eine Verbindungsanordnung einfach in den großen Spalteingang eingeführt werden kann und dann von dem Spalteingang bis zum Durchbruch in seiner Endmontageposition geführt wird. Die Montage wird dadurch wesentlich vereinfacht.
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Erfindungsgemäß ist weiter mit Vorteil gesehen, dass die Verbindungsanordnung des Steckverbinders so ausgebildet ist, dass diese unter Vorspannung der Feder durch den Spalt oder Einschnitt geschoben wird und bei Erreichen der vollständigen Montageposition an dem Federarmanschlag einrastet. Dabei ist günstig, dass der Kontaktbereich der Verbindungsanordnung durch die Vorspannung an dem Federarmanschlag anliegt und deswegen von den Kanten der Aussparung des Federarmanschlags gegen eine Positionsveränderung in axialer Richtung fixiert wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der jeweilige Spalt oder Einschnitt zur Aufnahme der Federarme auch in radialer Richtung im Isolierkörper und nach außen offen ausgebildet. Der Spalt oder der Einschnitt erstreckt sich bis zum Aufnahmeraum des Schutzleiterkontakts. Dadurch ist eine direkte Verbindung von dem mittig gelegenen Schutzleiter zu dem außen liegenden Metallgehäuse gewährleistet, wobei gleichzeitig eine sichere Isolierung zu den anderen Kontakten gewährleistet ist und die Montage dadurch deutlich vereinfacht.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Verbindungsanordnung mit Federarm in einer ersten Ausführungsvariante;
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Verbindungsanordnung mit Federarm in einer weiteren Ausführungsvariante;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders mit einem Isolierkörper und einer Verbindungsanordnung;
- 4 eine Schnittansicht eines Steckverbinders mit einem Isolierkörper und einer Verbindungsanordnung;
- 5 eine weitere Schnittansicht eines Steckverbinders mit einem Isolierkörper und einer Verbindungsanordnung.
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Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die 1 bis 5 anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche strukturelle und/oder funktionale Merkmale hinweisen.
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbindungsanordnung 1 mit zwei Federarmen 11, 11' gezeigt. Dabei sind auch die axiale Richtung A und die radiale Richtung ersichtlich, wie sie in der gesamten Offenbarung gelten.
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Die Verbindungsanordnung 1 weist einen C-förmigen oder teilringförmigen Schutzleiteraufnahmebereich 7 auf. Von dem Schutzleiteraufnahmebereich 7 erstrecken sich in axialer Richtung A fünf federnde Anschlusszungen 9. Diese Anschlusszungen 9 bilden einen in Richtung der Innenseite des Schutzleiteraufnahmebereichs 7 gebogenen Kontaktabschnitt zum Fixieren eines Schutzleiters aus.
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An dem Schutzleiteraufnahmebereich 7 sind die Übergangsbereiche 8 der beiden Federarme 11, 11' ausgebildet, die sich in radialer Richtung nach außen erstrecken. Dabei schließen sich die Übergangsbereiche 8 an den Schutzleiteraufnahmebereich 7 an und sind unter einem Winkel von ungefähr 160° zueinander orientiert.
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Des Weiteren ist der Übergangsbereich 8 am Übergang zu dem Kontaktbereich 5 um ungefähr 95° nach innen in Richtung Schutzleiteraufnahmebereich 7 gebogen. Durch das Biegen des Übergangs von dem Übergangsbereich 8 zu dem Kontaktbereich 5 in einem Winkel von 90° oder größer stellt sich bei der Montage der Verbindungsanordnung 1 die gewünschte Vorspannung ein.
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Der Kontaktbereich 5 weist eine Kontaktausbildung 6 auf, die die als eine sich von innen nach außen erstreckende, sphärische Prägung ausgebildet ist. Da sich die Kontaktausbildung 6 (Kontaktkuppe) nach außen erstreckt wird die Kontaktierung zu einem Metallgehäuse 20 begünstigt und ein gewisser Toleranzausgleich realisiert.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verbindungsanordnung 1 mit den beiden Federarmen 11, 11' in einer weiteren Ausführungsvariante. Die Verbindungsanordnung 1 ist bis auf die Ausbildung der Kontaktausbildung 6 (Kontaktkuppe) identisch. Daher wird auf die übrigen Komponenten nicht näher eingegangen. Die Kontaktausbildung 6 ist in 2 durch jeweils zwei Einschnitte in axialer Richtung in den Kontaktbereich 5 ausgebildet. Außerdem ist die Kontaktausbildung 6 nach radial Außen gewölbt. Dadurch bildet sich ein federndes Element aus, das in radialer Richtung sehr flexibel ist und somit den Toleranzausgleich vereinfacht und die Kontaktierung begünstigt.
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Bei der Ausführung gemäß 3 ist ein Steckverbinder 16 mit einer Verbindungsanordnung 1 und einem Isolierkörper 3 dargestellt. Der Steckverbinder 16 ist mehrpolig ausgebildet. Entlang der axialen Richtung A verläuft der Schutzleiter (wie in der Schnittansicht der 4 ersichtlich), zentral in etwa mittig durch den Steckverbinder 16. Der Isolierkörper 3 ist zylindrisch ausgebildet. In axialer Richtung ausgehend von der Gehäusekante 15 des Isolierkörpers 3 ist ein Spalteingang 12 ausgebildet, der sich im Randbereich des Isolierkörpers 3 bis auf die Größe des Spalts oder Einschnitts 17 verjüngt. Der Spalt oder Einschnitt 17 verläuft in axialer Richtung A weiter bis zu dem Durchbruch 19, der in etwa der Mitte des Steckverbinders 16 ausgebildet ist. Durch den Durchbruch 19 hindurch erstreckt sich der Übergangsbereich 8 nach radial außen und ist in Richtung Federarmanschlag 13 gebogen, sodass der Kontaktbereich 5 an dem Federarmanschlag 13 anliegt. Die Kontaktausbildung 6 ist von dem Kontaktbereich 5 weiter nach radial außen in der Ausführungsvariante der 2 ausgebildet.
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In 4 ist eine axiale Schnittansicht eines Steckverbinders 16 mit einem Isolierkörper 3, einer Verbindungsanordnung 1 und Metallgehäuse 20. Der Schutzleiterkontakt 2 ist zentralpositioniert und wird von dem Schutzleiteraufnahmebereich 7 der Verbindungsanordnung 1 wenigstens teilweise umhüllt. Beide Komponenten liegen innerhalb des Isolierkörpers 3. Dadurch wird der Kontakt zwischen dem Schutzleiterkontakt 2 und der Verbindungsanordnung 1 sichergestellt. Außerdem zeigt 4 den montierten Zustand eines Metallgehäuses 20 um den Isolierkörper 3.
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In 5 ist eine radiale Schnittansicht eines Steckverbinders 16 mit einem Isolierkörper 3, einer Verbindungsanordnung 1 und Metallgehäuse 20 dargestellt. Die Verbindungsanordnung 1 umhüllt den zylindrisch geformten Schutzleiterkontakt 2 mit dem Schutzleiteraufnahmebereich 7 teilweise und erstreckt sich dann mit dem Übergangsbereich 8 durch den Spalt bzw. den Einschnitt 17 des Isolierkörpers 3. An dem Durchbruch 19 des Isolierkörpers 3 ist der Übergangsbereich 8 um mehr als 90° in Richtung Federarmanschlag 13 gebogen, sodass der Kontaktbereich 5 an dem Federarmanschlag 13 anliegt. Die Kontaktausbildung 6 steht in Kontakt mit dem zylindrisch geformten Metallgehäuse 20. Der Isolierkörper 3 ist im Bereich des Federarmanschlags 13 verjüngt und abgeflacht ausgebildet, so dass für den Federarm 11, 11' eine Aussparung an dem Gehäuse des Isolierkörpers 3 vorhanden ist. Außerdem bildet der Federarmanschlag 13 eine Stützfläche als Gegenlager für das Ende des jeweiligen Federarms 11, 11'.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsanordnung
- 2
- Schutzleiterkontakt
- 3
- Isolierkörper
- 4
- Isolierkörperwand
- 5
- Kontaktbereich
- 6
- Kontaktausbildung
- 7
- Schutzleiteraufnahmebereich
- 8
- Übergangsbereich
- 9
- Anschlusszunge
- 11
- Federarm
- 11'
- Federarm
- 12
- Spalteingang
- 13
- Federarmanschlag
- 14
- Gehäusewand
- 15
- Gehäusekante
- 16
- Steckverbinder
- 17
- Einschnitt / Spalt
- 19
- Durchbruch
- 20
- Metallgehäuse
