DE102018200979A1

DE102018200979A1 - Leitungsfixierelement zur Fixierung einer elektrischen Leitung in einem elektrischen Stecker und elektrischer Stecker mit einem Leitungsfixierelement

Info

Publication number: DE102018200979A1
Application number: DE102018200979.1A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Kremer; Vu Lam Nguyen; Wolfgang Pade
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2019-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leitungsfixierelement (1) zur Fixierung einer in einer axialen Richtung (A) verlaufenden elektrischen Leitung (30) in einem elektrischen Stecker (50). Das Leitungsfixierelement (1) weist dabei auf:
-- einen äußeren Ring (3, 3a, 3b), der ausgebildet ist, die Leitung (30) ringförmig zu umgeben;
-- eine Mehrzahl von in einer radialen Richtung (R) betrachtet innerhalb des äußeren Rings (3, 3a, 3b) angeordneten Stützelementen (4), die ausgebildet sind, an einer Außenfläche (34) der Leitung (30) anzuliegen,
wobei zumindest ein Stützelement (4) mittels eines Federelements (5, 6) mit dem äußeren Ring (3, 3a, 3b) gekoppelt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Leitungsfixierelement zur Fixierung einer elektrischen Leitung in einem elektrischen Stecker und einen elektrischen Stecker mit einem Leitu ngsfixierelement.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind elektrische Stecker für Steckverbindersysteme bekannt, z.B. Kabelbaumstecker und Gegenstecker oder Messerleisten für Automobil-Anwendungen.
Hierbei können zur axialen und/oder radialen Fixierung von elektrischen Leitungen, die mit dem Stecker elektrisch und mechanisch verbunden sind, Leitungsfixierelemente, z.B. in der Art einer Muffe, die die Leitung umgibt, verwendet werden. Derartige Leitungsfixierelemente können dabei ohne Berücksichtigung der Toleranzen eines Durchmessers einer Isolierung der Leitung verwendet werden oder es wird dieselbe Leitungsfixierung für verschiedene Leitungstypen verwendet, de unterschiedliche Durchmesser ihrer Isolierung aufweisen.
Durch die Toleranzen im Durchmesser der Isolierung oder durch die verschiedenen Isolationsdurchmesser kann es vorkommen, dass die elektrische Leitung in dem Leitungsfixierelement entweder zu viel Spiel aufweist oder zu wenig Spiel aufweist: somit kommt es entweder zu einer mangelhaften Fixierung der elektrischen Leitung oder zu einem (zu) starken Zusammenpressen der Isolierung der Leitung.
Aus der DE 40 42 039 A1 ist ein Leitungsfixierelement zur Fixierung einer Leitung bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass bei einer nicht passgenauen Fixierung der elektrischen Leitung durch das Leitungsfixierelement die Isolierung der Leitung beschädigt werden kann. Beispielsweise kann bei einer dynamischen Belastung (z.B. Vibrationen) die elektrische Leitung entweder bei zu starker Pressung beschädigt werden, indem das Leitungsfixierelement in die Isolierung einschneidet. Ist dagegen zwischen dem Leitungsfixierelement und der Isolierung der Leitung zuviel Spiel, so ist schon die Fixierung nicht optimal ausgeführt, außerdem kann es durch das Spiel im Laufe der Zeit dazu kommen, dass die Isolierung durchgescheuert wird. Dies ist insbesondere bei Signalleitungen und/oder elektrischen Leitungen, die für Hochstromanwendungen (z.B. mit einer Stromtragfähigkeit von mehr als 10A oder sogar mehr als 50A bei Spannungen von wenigstens 12V oder wenigstens 45V oder sogar wenigstens 100V in elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen) unerwünscht.
Es kann daher ein Bedarf bestehen, ein Leitungsfixierelement bereitzustellen, welches auch bei größeren Toleranzen des Außendurchmessers einer elektrischen Leitung oder auch bei Leitungen mit unterschiedlichen Außendurchmessern eine sichere Fixierung der elektrischen Leitung in axialer und radialer Richtung bewirkt und gleichzeitig nicht zuviel Kraft bzw. Druck auf die Leitungsisolierung ausübt - gleichzeitig soll das Leitungsfixierelement einfach und kostengünstig herstellbar sein sowie einfach im Stecker bzw. an der Leitung montierbar sein.
Vorteile der Erfindung
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Leitungsfixierelement zur Fixierung einer in einer axialen Richtung verlaufenden elektrischen Leitung in einem elektrischen Stecker vorgeschlagen. Das Leitungsfixierelement weist auf:

-- einen äußeren Ring, der ausgebildet ist, die Leitung ringförmig zu umgeben;
-- eine Mehrzahl von in einer radialen Richtung betrachtet innerhalb des äußeren Rings angeordneten Stützelementen, die ausgebildet sind, an einer Außenfläche der Leitung anzuliegen.

Dabei ist zumindest ein Stützelement mittels eines Federelements mit dem äußeren Ring gekoppelt und/oder verbunden.
Mit anderen Worten: zumindest ein Stützelement ist mittels des Federelements derart in einer z.B. radialen Richtung spannbar, dass es eine Kraft in z.B. radialer Richtung auf die Außenfläche der Leitung ausüben kann und diese dadurch gegen eins oder mehrere der übrigen Stützelemente drücken kann, so dass die Leitung in radialer und/oder in axialer Richtung fixiert ist. Die Leitung wird durch die vom Stützelement und dem Federelement auf ihre Außenfläche ausgeübte Kraft spielfrei festgeklemmt.
Unter dem Begriff „ringförmig umgeben“ ist zu verstehen, dass die Leitung entlang der Umlaufrichtung um die axiale Richtung herum weitestgehend geschlossen bzw. vollkommen geschlossen von dem äußeren Ring umrundet wird. Mit anderen Worten: die Leitung verläuft im Inneren des äußeren Rings. Sie läuft durch ihn hindurch bzw. durchläuft ihn bzw. ist abschnittsweise im Inneren des äußeren Rings angeordnet.
Durch das vorgeschlagene Leitungsfixierelement wird vorteilhaft bewirkt, dass Toleranzen im Außendurchmesser der Leitung bzw. ihrer Isolierung durch das Federelement ausgeglichen werden können und so die Leitung stets spielfrei fixierbar ist, auch wenn der Außendurchmesser außergewöhnlich gering ist. Gleichzeitig kann das Federelement derart elastisch reversibel ausgebildet sein, dass bei einem außergewöhnlich großen Außendurchmesser der Leitung bzw. der Isolierung ein Einschneiden der Stützelemente in die Außenfläche der Leitung bzw. ihrer Isolierung oder eine zu starke Pressung vermieden ist. Denn durch das Federelement kann das Stützelement in radialer Richtung, also hin zum äußeren Ring, nachgeben - das Federelement wirkt als Puffer und sorgt für einen Toleranzausgleich. Durch den vorgeschlagenen Aufbau kann das Leitungsfixierelement außerdem für verschiedenartige Leitungen mit unterschiedlichem Soll-Durchmesser verwendet werden. Es kann also universell eingesetzt werden, so dass ein Einsatz in verschiedenen Steckern bzw. für verschiedene Leitungstypen durch ein und dasselbe Leitungsfixierelement möglich ist. Dadurch lassen sich vorteilhaft Entwicklungs- und Produktionskosten sparen. Gleichzeitig kann das Leitungsfixierelement einfach und kostengünstig hergestellt und montiert werden.
Es versteht sich, dass es Ausführungsformen geben kann, bei denen genau ein einziges Stützelement mittels eines Federelements am äußeren Ring angeordnet ist bzw. mit diesem gekoppelt bzw. verbunden ist, insbesondere unlösbar verbunden ist, d.h.: nur durch Zerstörung lösbar.
In anderen Ausführungsformen können auch mehrere Stützelemente jeweils mit einem Federelement mit dem bzw. an den äußeren Ring gekoppelt und/oder verbunden sein. Bevorzugt sind die Wirkrichtungen von wenigstens zwei Federelementen und den damit gekoppelten und/oder verbundenen Stützelementen um wenigstens 30° und höchstens 150° in Umlaufrichtung betrachtet zueinander verdreht. Dadurch lässt sich besonders gut eine radiale spielfreie Zentrierung erreichen, bei der in keiner radialen Richtung Spiel auftritt.
Besonders vorteilhaft ist das Leitungsfixierelement zu einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung spiegelsymmetrisch ausgebildet. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Montage möglich, da es keine Vorzugsrichtung beim Einbau gibt.
Dadurch, dass jedes Stützelement mittels eines Federelements mit dem äußeren Ring gekoppelt und/oder verbunden ist wird vorteilhaft ein besonders zuverlässiger Toleranzausgleich gegenüber Durchmesserschwankungen der Leitungen bewirkt. Besonders vorteilhaft wird dadurch ein zu hoher punktueller Druck oder Liniendruck oder Flächendruck auch nur eines einzigen Stützelements auf die Außenfläche der Leitung bzw. ihrer Isolierung vermieden.
Dadurch, dass die Stützelemente in einer Ebene mit dem äußeren Ring angeordnet sind kann das Leitungsfixierelement besonders kompakt bzw. flach und damit raumsparend gebaut werden. Außerdem wird durch die Anordnung des äußeren Rings und der Stützelemente und bevorzugt auch des Federelements bzw. der Federelemente in einer einzigen Ebene auch ein Verhaken von einzelnen Elementen des Leitungsfixierelements mit anderen Leitungsfixierelementen beim Transport (z.B. als Schüttgut) oder während der Montage, z.B. in einer Rüttelmaschine, vorteilhaft verhindert.
Dadurch, dass die Stützelemente in einer Umlaufrichtung betrachtet von den jeweils benachbarten Stützelementen beabstandet sind wird vorteilhaft eine besonders große Flexibilität bei der Montage bewirkt. Außerdem lassen sich auf diese Weise auch solche Leitungen gut fixieren bzw. sogar zentrieren, die keinen perfekt runden oder symmetrischen Querschnitt aufweisen.
Denn jedes Stützelement kann autonom gegen die Außenfläche der Leitung bzw. deren Isolierung gedrückt werden bzw. drücken. Formabweichungen der Leitung können durch geringen elastisch reversiblen Versatz einzelner Stützelemente in Umlaufrichtung und/oder in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung ausgeglichen werden, ohne dass benachbarte Stützelemente diesen Versatz mitmachen müssen. Dadurch wird eine besonders zuverlässige Leitungsfixierung auch bei hohen Toleranzen der Leitung hinsichtlich Durchmesser und/oder Form bewirkt.
Dadurch, dass die Stützelemente in radialer Richtung betrachtet im kräftefreien Zustand einen Abstand vom äußeren Ring aufweisen, wobei der Abstand wenigstens 20% eines Durchmessers des äußeren Rings beträgt wird eine besonders gute Flexibilität auf Toleranzen im Außendurchmesser bzw. Durchmesser der Leitung bewirkt. Gleichzeitig ist dadurch auch ein ausreichender Federweg gegeben, so dass das Federelement auch mit einer relativ geringen Federkonstante ausgebildet sein kann, da die Federkraft durch einen ausreichend großen Hub hergestellt werden kann. Auf diese Weise kann das Leitungsfixierelement kostengünstig und einfach hergestellt werden.
Dadurch, dass das Federelement durch zwei Arme gebildet ist, die sich im Wesentlichen entlang der radialen Richtung erstrecken, wobei die Arme in radialer Richtung elastisch reversibel auslenkbar sind ist das Leitungsfixierelement besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Die Arme können beispielsweise eine bezüglich der radialen Richtung leicht gekrümmte Form aufweisen, wobei die beiden stärksten Abweichungen von der radialen Richtung voneinander weg weisen. Mit anderen Worten: die beiden Arme können wie zwei mit den Handinnenflächen einander zuweisende, an Handballen und Fingerspitzen aneinander gelegte Hände ausgebildet sein, zwischen denen ein Abstand gelassen wird. Die Arme können z.B. in der Art einer Blattfeder wirken.
Die beiden Arme können sich entlang der axialen Richtung betrachtet z.B. entlang wenigstens 50% der Höhe des äußeren Rings und/oder des Stützelements erstrecken. Durch die Höhe der Arme entlang der axialen Richtung und die Breite der Arme entlang der Umlaufrichtung betrachtet und durch den Abstand in radialer Richtung zwischen äußerem Ring und Stützelement sowie durch die Materialwahl kann die Federkonstante des derart gebildeten Federelements bestimmt bzw. gezielt eingestellt werden.
Durch diese Ausgestaltung kann einerseits die Federkraft auch bei geringen Abmessungen und „weichem“ Material erhöht werden, da sich die Federkraft durch die beiden Arme im Vergleich zur Verwendung lediglich eines einzigen Armes erhöht und bei identischen Armen verdoppelt. Außerdem ist durch die Verwendung zweier Arme das Stützelement vorteilhaft stabiler und verdrehsicherer am äußeren Ring angeordnet und/oder mit diesem gekoppelt als bei Verwendung lediglich eines einzigen Armes. Schließlich wird auf diese Weise eine Redundanz geschaffen, falls einer der Arme bricht: dann ist zumindest noch der zweite Arm vorhanden, um das Stützelement gegen die Leitung zu pressen und einer Beschädigung der Leitung durch zu viel Spiel entgegenzuwirken.
Durch die elastisch reversible Federwirkung in radialer Richtung kann die Leitung ins Innere des äußeren Rings gedrückt und dort fixiert werden. Sie kann dort auch zentriert werden. Dadurch, dass die Federwirkung elastisch reversibel ist kann das Leitungsfixierelement auch wiederverwendet werden, wenn die Leitung z.B. zu Wartungszwecken ausgetauscht oder repariert werden muss und zu diesem Zweck aus dem Leitungsfixierelement entfernt werden muss.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Federelement durch zwei Arme gebildet ist, die sich im Wesentlichen entlang der radialen Richtung erstrecken, wobei die Arme entlang der Umlaufrichtung betrachtet elastisch reversibel auslenkbar sind.
Die vorstehend genannten Vorteile gelten auch hier. Vorteilhaft ist bei der elastisch reversiblen Federwirkung entlang der Umlaufrichtung auch, dass bei einer Drehung der Leitung um die axiale Richtung herum (z.B. in Folge einer Vibrationsbelastung oder eines Handlings bei der Montage) die Stützelemente dieser Drehung in gewissem Umfang elastisch reversibel folgen können und dadurch nicht an der Außenfläche der Leitung bzw. der Isolierung scheuern. Auch können durch die elastisch reversible Federwirkung entlang der Umlaufrichtung vorteilhaft Leitungen mit vom Standard abweichender Formgebung besser fixiert werden.
Dadurch, dass das Leitungsfixierelement aus Kunststoff gebildet ist oder zumindest zum überwiegenden Teil Kunststoff umfasst kann das Leitungsfixierelement besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden, beispielsweise durch einen Spritzgussprozess. Außerdem kann es auf diese Weise auch elektrisch isolierend ausgebildet sein, so dass es selbst für den Fall keinen sofortigen Kurzschluss mit einem Gehäuse eines Steckers gibt, dass eine Isolierung der Leitung im Leitungsfixierelement beschädigt wurde und das Leitungsfixierelement mit dem elektrischen Leiter der Leitung in Kontakt kommt.
Als Kunststoff können beispielsweise Thermoplaste verwendet werden, z.B. Polyamid (PA), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphthalamide (PPA), etc. verwendet werden.
Dadurch, dass das Leitungsfixierelement aus zwei oder mehr gleichen Gleichteilen zusammengesetzt ist oder zusammengesteckt ist lässt sich das Leitungsfixierelement besonders einfach an bereits mit Leitungen bestückten Steckern montieren. Dazu werden einfach die zwei oder mehr Gleichteile um die Leitung herum zu einem Ring zusammengesetzt und in einem Steckergehäuse des Steckers fixiert. Auf diese Weise ist dann die Leitung mittels des Leitungsfixierelements am Steckergehäuse fixiert. Durch die Verwendung von Gleichteilen, die erst bei der Montage zusammengesetzt bzw. zusammengesteckt werde, lässt sich das Leitungszentrierelement vorteilhaft noch kostengünstiger und einfacher herstellen, z.B. durch ein Spritzgussverfahren, als ein bereits vollständig einstückig ausgebildetes Leitungszentrierelement.
Dadurch, dass ein Gleichteil ein Segment des äußeren Rings mit einem in Umlaufrichtung betrachtet ersten Segmentende und einem davon abgewandten zweiten Segmentende aufweist, wobei am ersten Segmentende ein Zapfen ausgebildet ist, wobei am zweiten Segmentende eine zu dem Zapfen korrespondierende Aufnahme zum kraftschlüssigen oder reibschlüssigen Aufnehmen eines derartigen Zapfens ausgebildet ist wird vorteilhaft ein besonders einfach montierbares bzw. zusammensteckbares Leitungsfixierelement bereitgestellt.
Es ist zu verstehen, dass das Gleichteil ein Segment des äußeren Rings ausbildet bzw. darstellt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass an jedem der beiden Enden sowohl ein Zapfen als auch eine korrespondierende Aufnahme ausgebildet ist, wobei z.B. Zapfen und Aufnahme entlang der axialen Richtung betrachtet übereinander angeordnet sind. Dann ist z.B. am ersten Ende der Zapfen oberhalb der Aufnahme angeordnet und am zweiten Ende die Aufnahme oberhalb des Zapfens angeordnet. Auf diese Weise kann nach dem Montieren bzw. Zusammenstecken der Gleichteile ein besonders stabiles Leitungsfixierelement bereitgestellt werden.
Dadurch, dass zumindest ein Stützelement und das zugeordnete Federelement mit dem äußeren Ring oder dem zugehörigen Segment des äußeren Rings einstückig ausgebildet ist kann das Leitungsfixierelement bzw. ein zu einem Leitungsfixierelement zusammensetzbares Gleichteil besonders einfach hergestellt werden, z.B. in einem einzigen Spritzgussprozess.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein elektrischer Stecker vorgeschlagen. Der elektrische Stecker weist auf:

-- ein Steckergehäuse mit einer kanalartigen Leitungsaufnahme,
-- eine elektrische Leitung, die entlang einer axialen Richtung in die bzw. durch die Leitungsaufnahme geführt ist,
-- ein Leitungsfixierelement wie oben beschrieben.

Dabei ist das Leitungsfixierelement in der Leitungsaufnahme angeordnet und fixiert die elektrische Leitung in der Leitungsaufnahme.
Die elektrische Leitung kann auf diese Weise besonders einfach und zuverlässig auch bei großen Toleranzen des Durchmessers der Leitung bzw. ihrer Isolierung im Stecker in der Leitungsaufnahme fixiert werden. Dadurch kann vorteilhaft eine Beschädigung der Leitung, z.B. auch bei Schüttelbelastungen, dauerhaft vermieden werden. Gleichzeitig ist der Stecker einfach montierbar und kostengünstig herstellbar.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen

1a: eine perspektivische Außenansicht eines elektrischen Steckers zusammen mit dem zugehörigen Gegenstecker in einem nicht verbundenen Zustand;
1b: einen Querschnitt durch einen Ausschnitt des Steckers aus 1a;
2a: eine perspektivische Ansicht eines Leitungsfixierelements;
2b: ein Gleichteil, welches zum Zusammenbauen des Leitungsfixierelements aus 2a dient;
3a: eine weitere perspektivische Ansicht des Steckergehäuses des Steckers aus 1a;
3b: eine Aufsicht auf zwei Leitungsaufnahmen des Steckergehäuses aus 3a.

1a zeigt eine perspektivische Außenansicht eines elektrischen Steckers 50 zusammen mit dem zugehörigen Gegenstecker 60 in einem nicht verbundenen Zustand.
Der elektrischer Stecker 50 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Steckergehäuse 51 mit zwei kanalartigen Leitungsaufnahmen 52 auf, die sich entlang einer axialen Richtung A erstrecken. Der Stecker 50 weist weiterhin eine elektrische Leitung 30 auf, die entlang der axialen Richtung A in die Leitungsaufnahme 51 geführt ist bzw. hindurchgeführt ist bzw. abschnittsweise in der Leitungsaufnahme 51 angeordnet ist. Die Leitung 30 weist eine Außenfläche 34 auf und kann im Inneren des Steckers (nicht sichtbar) mit Kontaktelementen elektrisch und mechanisch kontaktiert sein.
Die axiale Richtung A wird von einer Umlaufrichtung U umlaufen. Eine radiale Richtung R steht senkrecht auf der axialen Richtung A. Sie kann zur axialen Richtung A hinweisen (von außen nach innen zur Leitung 30) oder von der axialen Richtung A weg weisen (von innen nach außen weisend).
Am distalen Ende der Leitungsaufnahme 52 ist ein Befestigungsclip 53 zu erkennen, der ein hier nicht dargestelltes Leitungsfixierelement 1 und ein Dichtelement 54 in der Leitungsaufnahme 52 festlegt (siehe 1b).
Das Steckergehäuse 51 weist weiterhin ein Hebelelement 57 mit einer Kulissenführung 58 auf.
Der Gegenstecker 60 weist ein Gegensteckergehäuse 61 auf, welches z.B. komplementär zum Steckergehäuse 51 ausgebildet ist. Das Gegensteckergehäuse 61 weist an seiner Außenseite zwei Bolzen 68 auf, die beim Zusammenstecken des Gegensteckers 60 mit dem Stecker 50 in die Kulissenführung 58 des Hebelelements 57 eingreifen können, so dass mittels einer Bewegung des Hebelelements 57 der Stecker 50 auf den Gegenstecker 60 gezogen werden kann. Im Inneren des Gegensteckers 60 können hier nicht dargestellte Gegenkontaktelemente, z.B. in Form von Pins oder Kontaktmessern, ausgebildet sein.
Der Stecker 50 kann ein Stecker für Signalleitungen sein. Der Stecker 50 kann jedoch auch ein Hochstromstecker bzw. ein Hochleistungsstecker zur Übertragung hoher elektrischer Leistungen, z.B. bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, sein.
Dazu kann die Leitung 30 z.B. einen elektrisch leitfähigen Querschnitt von wenigstens 10mm² aufweisen und so eine hohe Stromtragfähigkeit von wenigstens 10A, bevorzugt von wenigstens 50A und ganz besonders bevorzugt von wenigstens 150A aufweisen. Dabei können elektrische Spannungen von wenigstens 12V oder wenigstens 35V oder wenigstens 40V oder wenigstens 100V verwendet werden. Vorteilhaft weist die Leitung 30 einen elektrisch leitfähigen Querschnitt von wenigstens 50mm² auf. Der Querschnitt kann dabei z.B. senkrecht zur Längsachse der Leitung 30, also entlang der axialen Richtung A, bestimmt werden.
1b zeigt einen Querschnitt durch einen Ausschnitt des Steckers 50 aus 1a. Dabei sind an jedem der beiden Leitungsaufnahmen 52 gut der Befestigungsclip 53, sowie ein Dichtelement 54 und ein Leitungsfixierelement 1 zu erkennen. Das Dichtelement 54 dichtet die elektrische Leitung 30 ab und verhindert ein Eindringen von fluiden Medien ins Innere des Steckergehäuses 51. Das Leitungsfixierelement 1 ist in der Leitungsaufnahme 52 angeordnet und fixiert die elektrische Leitung 30 in der Leitungsaufnahme 52. Die Fixierung kann dabei in axialer Richtung A und/oder in radialer Richtung R erfolgen. Das Leitungsfixierelement 1 kann die Leitung 30 auch in der Leitungsaufnahme 51 zentrieren.
Die Leitung 30 weist einen elektrischen Leiter 31 (z.B. Kupfer oder Aluminium aufweisend) in ihrem Inneren auf, der von einer elektrischen Isolierung 32, z.B. gebildet aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff, umgeben ist. An der Außenfläche 34 der Isolierung 32 kann das Leitungsfixierelement 1 angreifen. Mit anderen Worten: das Leitungsfixierelement drückt von radial außen auf die Außenfläche 34 der Leitung 30 und fixiert diese so.
In den folgenden Zeichnungen wird das Leitungsfixierelement 1 näher beschrieben.
2a zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Leitungsfixierelements 1, wie es in den Leitungsaufnahmen 52 des Steckers 50 aus den 1a und 1b verwendet wird.
Das Leitungsfixierelement 1 ist geeignet zur Fixierung einer in einer axialen Richtung A verlaufenden elektrischen Leitung 30 in einem elektrischen Stecker 50, wie das in den 1a und 1b gezeigt wurde. Das Leitungsfixierelement 1 weist auf

-- einen äußeren Ring 3, 3a, 3b, der ausgebildet ist, die Leitung 30 ringförmig zu umgeben bzw. zu umlaufen bzw. zu umrunden bzw. zu umringen;
-- eine Mehrzahl (hier sechs) von in einer radialen Richtung R betrachtet innerhalb des äußeren Rings 3, 3a, 3b angeordneten Stützelementen 4, die ausgebildet sind, an einer Außenfläche 34 der Leitung 30 anzuliegen (siehe 1b). Unter einer Mehrzahl sind dabei wenigstens zwei Elemente zu verstehen.

Zumindest ein Stützelement 4 ist mittels eines Federelements 5, 6 mit dem äußeren Ring 3, 3a, 3b gekoppelt und/oder verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes Stützelement 4 mittels eines Federelements 5, 6 mit dem äußeren Ring 3, 3a, 3b gekoppelt und/oder verbunden.
Die Stützelemente 4 können z.B. flächig ausgebildet sein. Sie weisen hier beispielhaft eine Kreissegmentform auf. Sie erstrecken sich in Umlaufrichtung über einen Winkelbereich von ungefähr 30° bis 50° und entlang der axialen Richtung A ungefähr so hoch wie der äußere Ring 3, 3a, 3b. Durch die flächige Ausbildung wird eine große Anlagefläche an der Außenfläche 34 der Leitung 30 bereitgestellt. Auf diese Weise kann ein punktueller oder linienförmiger Druck verhindert werden, der zu einem Einschneiden in die Isolierung 32 der Leitung 30 führen könnte. Außerdem kann dadurch auch bei einer relativ geringen radialen Anpresskraft auf die Außenfläche 34 der Leitung 30 eine starke Fixierung in axialer Richtung A erzielt werden, da eine große Kontaktfläche zu der Leitung 30 entsteht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes Stützelement 4 mittels eines Federelements 5, 6 mit dem äußeren Ring 3, 3a, 3b gekoppelt und/oder verbunden.
Es ist zu erkennen, dass das Leitungsfixierelement 1 besonders flach baut, d.h. es ragen keine Elemente in der axialen Richtung A über den äußeren Ring 3, 3a, 3b ab. Mit anderen Worten: die Stützelemente 4 sind in einer Ebene mit dem äußeren Ring 3, 3a, 3b angeordnet. Auch die Federelemente 5, 6 sind in dieser Ebene angeordnet. Das Leitungsfixierelement 1 ist überdies spiegelsymmetrisch zu dieser Ebene ausgebildet.
Die Stützelemente 4 sind in Umlaufrichtung U betrachtet von den jeweils benachbarten Stützelementen 4 beabstandet. Dadurch kann das Leitungsfixierelement 1 besonders flexibel die Leitung 30 fixieren, auch wenn diese eine von der Soll-Form abweichende Form aufweist oder wenn die Leitung 30 durch äußere Einflüsse z.B. gedreht wird. Denn durch die fehlende unmittelbare Kopplung bzw. Verbindung mit benachbarten Stützelementen 4 können sich die einzelnen Stützelemente 4 besonders gut an die zu fixierende Leitung 30 anpassen.
Die Stützelemente 4 weisen in radialer Richtung R betrachtet im kräftefreien Zustand einen Abstand D vom äußeren Ring 3, 3a, 3b auf, wobei der Abstand D wenigstens 20% eines Durchmessers DM des äußeren Rings 3, 3a, 3b beträgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand D ca. 25% bis 30% des Durchmessers DM (innerer Durchmesser) des äußeren Rings 3, 3a, 3b.
Das Federelement 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch zwei Arme 6 gebildet, die sich im Wesentlichen entlang der radialen Richtung R erstrecken. Die Arme 6 sind in radialer Richtung R elastisch reversibel auslenkbar und entlang der Umlaufrichtung U betrachtet elastisch reversibel auslenkbar (siehe dazu die Pfeile in 2b).
Die Arme 6 weisen beispielsweise eine bezüglich der radialen Richtung R leicht gekrümmte Form auf, wobei die beiden stärksten Abweichungen von der radialen Richtung R voneinander weg weisen. Mit anderen Worten, die beiden Arme 6 können wie zwei mit den Handinnenflächen einander zuweisende, an Handballen und Fingerspitzen aneinander gelegte Hände ausgebildet sein, zwischen denen ein Abstand gelassen wird.
Die Arme 6 können z.B. in der Art einer Blattfeder ausgebildet sein und/oder wirken.
Grundsätzlich sind auch andere Ausgestaltungen des Federelements 5 denkbar, z.B. eine mehrfach gefaltete Blattfeder, eine Schraubenfeder, eine Spiralfeder, ein Federelement 5 aus einem weiteren Material, welches eine andere Federkonstante aufweist als der äußere Ring 3, 3a, 3b und/oder die Stützelemente 4.
Das Leitungsfixierelement 1 ist beispielsweise aus Kunststoff gebildet ist oder weist zumindest zum überwiegenden Teil Kunststoff auf bzw. umfasst diesen.
Das Leitungsfixierelement list vorliegend aus zwei gleichen Gleichteilen 2 zusammengesetzt, hier: zusammengesteckt. Dies vereinfacht die Montage des Leitungsfixierelements 1 um die Leitung 30 herum. Denn auf diese Weise kann das Leitungsfixierelement 1 an eine bereits im Stecker 50 montierte Leitung 30 angebracht werden, indem einfach die beiden Gleichteile 2 von entgegengesetzten Richtungen um die Leitung 30 herum angeordnet und dann zusammengesteckt werden.
Grundsätzlich ist es selbstverständlich denkbar, dass das Leitungsfixierelement einstückig gefertigt ist oder aus drei, vier oder noch mehr Teilen zusammensetzbar ist. Dabei können diese Teile Gleichteile 2 sein. Ebenfalls ist es denkbar, dass ein einstückig hergestelltes Leitungsfixierelement 1 aus zwei Gleichteilen gebildet ist, die an einem ihren Enden durch ein Gelenk, z.B. ein Filmgelenk, miteinander verliersicher miteinander verbunden sind.
2b zeigt ein Gleichteil, welches zum Zusammenbauen des Leitungsfixierelements aus 2a dient.
Das Gleichteil 2 weist ein Segment 3a des äußeren Rings 3 mit einem in Umlaufrichtung U betrachtet ersten Segmentende 10 und einem davon abgewandten zweiten Segmentende 20 auf bzw. ist als Segment 3a des äußeren Rings 3 ausgebildet. Am ersten Segmentende 10 ist hier - lediglich beispielhaft - ein Zapfen 11 ausgebildet. Am zweiten Segmentende 20 ist hier eine zu dem Zapfen 10 korrespondierende Aufnahme 22 zum kraftschlüssigen oder reibschlüssigen Aufnehmen eines derartigen Zapfens 11 ausgebildet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist am ersten Segmentende 10 außerdem - entlang der axialen Richtung A versetzt zu dem Zapfen 11 - eine weitere Aufnahme 12 ausgebildet. Am zweiten Segmentende 20 ist - entlang der axialen Richtung A versetzt zu der Aufnahme 22 - ein weiterer Zapfen 21 ausgebildet. Dabei sind Zapfen 11 und weitere Aufnahme 12 z.B. bezüglich der axialen Richtung A unten/oben angeordnet, während der weitere Zapfen 21 und die Aufnahme 22 dann bezüglich der axialen Richtung A oben/unten angeordnet sind. Dadurch kann der äußere Ring 3 aus den zwei Segmenten 3a, 3b zusammengesetzt werden, die als zwei Gleichteile 2 ausgebildet sind.
Auf diese Weise ist eine besonders sichere Steckverbindung gegeben. Außerdem spielt es dadurch keine Rolle, ob eines der Gleichteile 2 bei der Montage „kopfüber“ montiert wird, da die Gleichteile 2 symmetrisch bezüglich einer Rotation um eine radiale Richtung R sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Stützelemente 4 und die zugeordneten Federelemente 5, 6 mit dem äußeren Ring 3 bzw. dem zugehörigen Segment 3a, 3b des äußeren Rings 3 einstückig ausgebildet. Beispielsweise ist das Leitungsfixierelement 1 bzw. sind die einzelnen Gleichteile 2 einstückig ausgebildet. Sie können z.B. durch einen Kunststoffspritzgussprozess hergestellt werden.
3a zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Steckergehäuses 51 des Steckers 50 aus 1a. Hierbei ist gut zu erkennen, wie die Federelemente 5, 6 die Stützelemente 4 gegen die Außenfläche 34 der Leitung 30 pressen. Durch die Federelemente 5, 6 können Leitungen 30 mit unterschiedlichem Durchmesser oder mit starken Toleranzen im Durchmesser oder ihrer äußeren Form sicher und dauerhaft in der Leitungsaufnahme 52 fixiert werden. Ist der Durchmesser der Leitung 30 kleiner als ein Soll-Durchmesser, so werden die Stützelemente 4 durch die Federelemente 5, 6 näher ins Zentrum gedrückt und kommen großflächig an der Außenfläche 34 der Leitung 30 bzw. der Isolierung 32 zur Anlage. Ist der Durchmesser der Leitung 30 größer als ein Soll-Durchmesser, so werden die Federelemente 5, 6, stärker zusammengedrückt, so dass die Stützelemente 4 auch diese Leitung 30 fixieren. Aufgrund der Federelemente 5, 6, die als Puffer wirken, und aufgrund der großen Flächen der Stützelemente 4 kann wirksam verhindert werden, dass die Isolierung 32 der Leitung 30 beschädigt wird.
3b zeigen eine Aufsicht auf zwei Leitungsaufnahmen 52 des Steckergehäuses 51 aus 3a. In dieser Ansicht sind besonders gut die Stützelemente 4, die an der Außenfläche 34 der Leitung 30 anliegen und die durch jeweils zwei Arme 6 ausgebildeten Federelemente 5 zu erkennen. Ebenfalls gut erkennbar ist, wie die Leitungsfixierelemente 1 jeweils durch zwei Gleichteile 2 (Ringsegmente 3a, 3b) zusammengesteckt sind.
Das Leitungsfixierelement 1 ist beispielsweise für Stecker 50 verwendbar, die für Signalübertragung verwendet werden und besonders bevorzugt für Stecker 50, die für Leitungen 30 zur Übertragung hoher elektrischer Ströme bzw. Leistungen verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4042039 A1 [0005]

Claims

Leitungsfixierelement zur Fixierung einer in einer axialen Richtung (A) verlaufenden elektrischen Leitung (30) in einem elektrischen Stecker (50), das Leitungsfixierelement (1) aufweisend: -- einen äußeren Ring (3, 3a, 3b), der ausgebildet ist, die Leitung (30) ringförmig zu umgeben; -- eine Mehrzahl von in einer radialen Richtung (R) betrachtet innerhalb des äußeren Rings (3, 3a, 3b) angeordneten Stützelementen (4), die ausgebildet sind, an einer Außenfläche (34) der Leitung (30) anzuliegen, wobei zumindest ein Stützelement (4) mittels eines Federelements (5, 6) mit dem äußeren Ring (3, 3a, 3b) gekoppelt und/oder verbunden ist.
Leitungsfixierelement nach Anspruch 1, wobei jedes Stützelement (4) mittels eines Federelements (5, 6) mit dem äußeren Ring (3, 3a, 3b) gekoppelt und/oder verbunden ist.
Leitungsfixierelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Stützelemente (4) in einer Ebene mit dem äußeren Ring (3, 3a, 3b) angeordnet sind.
Leitungsfixierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützelemente (4) in einer Umlaufrichtung (U) betrachtet von den jeweils benachbarten Stützelementen (4) beabstandet sind.
Leitungsfixierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützelemente (4) in radialer Richtung (R) betrachtet im kräftefreien Zustand einen Abstand (D) vom äußeren Ring (3, 3a, 3b) aufweisen, wobei der Abstand (D) wenigstens 20% eines Durchmessers (DM) des äußeren Rings (3, 3a, 3b) beträgt.
Leitungsfixierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Federelement durch zwei Arme (6) gebildet ist, die sich im Wesentlichen entlang der radialen Richtung (R) erstrecken, wobei die Arme (6) in radialer Richtung (R) elastisch reversibel auslenkbar sind und/oder wobei die Arme (6) entlang der Umlaufrichtung (U) betrachtet elastisch reversibel auslenkbar sind.
Leitungsfixierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leitungsfixierelement (1) aus Kunststoff gebildet ist oder zumindest zum überwiegenden Teil Kunststoff umfasst.
Leitungsfixierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leitungsfixierelement (1) aus zwei oder mehr gleichen Gleichteilen (2) zusammengesetzt ist oder zusammengesteckt ist.
Leitungsfixierelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Gleichteil (2) ein Segment (3a, 3b) des äußeren Rings (3) mit einem in Umlaufrichtung (U) betrachtet ersten Segmentende (10) und einem davon abgewandten zweiten Segmentende (20) aufweist, wobei am ersten Segmentende (10) ein Zapfen (11) ausgebildet ist, wobei am zweiten Segmentende (20) eine zu dem Zapfen (10) korrespondierende Aufnahme (22) zum kraftschlüssigen oder reibschlüssigen Aufnehmen eines derartigen Zapfens (11) ausgebildet ist.
Leitungsfixierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Stützelement (4) und das zugeordnete Federelement (5, 6) mit dem äußeren Ring (3) oder dem zugehörigen Segment (3a, 3b) des äußeren Rings (3) einstückig ausgebildet ist.
Elektrischer Stecker, aufweisend: -- ein Steckergehäuse (51) mit einer kanalartigen Leitungsaufnahme (52), -- eine elektrische Leitung (30), die entlang einer axialen Richtung (A) in die Leitungsaufnahme (51) geführt ist, -- ein Leitungsfixierelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leitungsfixierelement (1) in der Leitungsaufnahme (52) angeordnet ist und die elektrische Leitung (30) in der Leitungsaufnahme (52) fixiert.