DE19936508A1 - Steckverbinder - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, der zur Verbindung mit Kontakten eines zugehörigen Gegenstücks vorgesehen ist. Dabei kann der Steckverbinder auch als Stecker, das Gegenstück als Dose bezeichnet werden.
Description
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, der zur
Verbindung mit Kontakten eines zugehörigen Gegenstücks
vorgesehen ist. Dabei kann der Steckverbinder auch als
Stecker, das Gegenstück als Dose bezeichnet werden.
Derartige Steckverbinder bestehen üblicherweise aus einem,
einen Kontakteinsatz aufnehmenden Steckerkörper am freien
Ende und einem, mit dem Steckerkörper verriegelbaren
Gehäuse, welches ein Kabel mit mehreren, zum Kontakteinsatz
führenden Leitern, je nach Anzahl der Pole im
Kontakteinsatz, aufnimmt.
Ein Steckverbinder dieser Art ist aus der EP 0 841 725 A1
bekannt und wird beispielsweise für Maschinen- oder
Motorensteuerungen eingesetzt. Dabei werden bestimmte
Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit
(EMV) der Steckverbindung gestellt.
In diesem Zusammenhang ist es aus der Praxis bekannt, die
Bestandteile des Steckverbinders (Steckers) zu
metallisieren, wobei ein Metall in einer dünnen Schicht
aufgalvanisiert wird, um so eine leitende durchgehende
Verbindung zu schaffen. Bei einem Leiterbruch reicht die
Metallisierung häufig jedoch nicht aus, die gewünschte
elektrische Sicherheit zu schaffen und metallisierte
Oberflächen können dann an Spannung anlegen. Derartige
Metallbeschichtungen von wenigen µm Dicke können auch keine
Kurzschlußströme, insbesondere über 25 A führen, ohne dabei
beschädigt zu werden, indem die Metallschicht verdampft.
In der EP 0 841 725 A1 wird anstelle eines metallisierten
Kunststoffgehäuses deshalb zunächst ein reines
Metallgehäuse vorgeschlagen. Zusätzlich ist vorgesehen, auf
das abisolierte Leitungsende eines Schutzleiters eine Hülse
aufzuschieben, die mit der Anschlußaufnahme eines
zugeordneten Steckelementes verbunden ist und mit einem
Mantelbereich aus diesem hervorsteht. Ferner soll eine
Stichleitung vorgesehen werden, die mit ihrem ersten
Leitungsende mit dem hervorstehenden Mantelbereich
verbunden ist und deren zweites Leitungsende von innen mit
dem abschirmenden Stecker- und/oder Dosengehäuse verbunden
wird.
Auf diese Weise soll eine Verbindung zwischen dem
abschirmenden Gehäuse und dem Schutzleiter bereitgestellt
werden.
Der bekannte Steckverbinder ist jedoch relativ kompliziert
aufgebaut und erfordert vor allem eine geometrische
Anpassung des Steckverbinders und damit eine entsprechende
Neukonstruktion der zugehörigen Anschlußelemente.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Steckverbinder der genannten Art anzubieten, der die
hohen Anforderungen an die elektromagnetische
Verträglichkeit der Verbindung erfüllt und so aufgebaut
ist, daß er ohne weitere Maßnahmen anstelle eines
herkömmlichen, metallisierten Steckverbinders eingesetzt
werden kann.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, eine
unmittelbare elektrische Verbindung zwischen einem
Schutzleiter des Steckverbinders und dessen Metallgehäuse
zu schaffen, ohne die Konstruktion des Steckverbinders an
sich zu verändern.
Dabei geht die Erfindung von der weiteren Überlegung aus,
unabhängig davon, ob das zugehörige Kabel bereits mit einem
Schutzleiter ausgebildet ist, einen eigenständigen
Schutzleiter, gegebenenfalls zusätzlich zu dem Schutzleiter
des Kabels, vorzusehen.
Entsprechend kann der Steckverbinder in seiner Konstruktion
unverändert bleiben. (Zusätzliche) Schutzleitermaßnahmen
werden ergänzend vorgesehen.
Konkret bietet die Erfindung dazu zwei alternative
Ausführungsformen an:
In beiden Fällen ist Ausgangspunkt ein bekannter
Steckverbinder zur Verbindung mit Kontakten eines
zugehörigen Gegenstücks mit einem, einen Kontakteinsatz
aufnehmenden Steckerkörper am freien Ende und einem, mit
dem Steckerkörper verriegelbaren Metallgehäuse, welches ein
Kabel mit mehreren, zum Kontakteinsatz führenden Leitern
aufnimmt. Die Verriegelung von Steckerkörper und Gehäuse
kann über ein zugehöriges Verriegelungsglied erfolgen.
Bei der ersten Ausführungsform ist ein Schutzleiter
vorgesehen, dessen eines Ende am Schutzleiterkontakt des
Kontakteinsatzes angeschlossen ist und dessen anderes Ende
an einem, gegen eine Wand des Metallgehäuses anliegenden,
das Kabel umgreifenden metallischen Kontaktring befestigt
ist.
Bei dieser Ausführungsform schafft der (zusätzliche)
Schutzleiter die geforderte elektrische Sicherheit mit
einer durchgehenden elektrischen Verbindung (über den
Kontaktring) zum Metallgehäuse.
Die zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß
das Kabel einen äußeren Metallschirm aufweist, der mit
einem Abschnitt an einem metallischen Kontaktring befestigt
ist, der gegen die Innenwand des Metallgehäuses anliegt und
das Kabel umgreift.
Die beiden Ausführungsformen können auch miteinander
kombiniert werden. In diesem Fall wird sowohl der
zusätzliche Schutzleiter als auch der die Funktion eines
zusätzlichen Schutzleiters übernehmende Metallschirm an ein
und demselben Kontaktring befestigt.
Eine einfache und besonders sichere Verbindung zwischen
Schutzleiter und Kontaktring stellt eine Steckverbindung
dar. Zu diesem Zweck können der Kontaktring mit einem oder
zwei korrespondierenden Flachsteckern und der Schutzleiter
mit einer angecrimpten Steckerhülse ausgebildet sein.
Um die Bauform des Steckverbinders gegenüber bekannten
Ausführungsformen möglichst unverändert lassen zu können
sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, das Gehäuse
in Axialrichtung des Kabels zweigeteilt auszubilden und den
Kontaktring zwischen den Teilen des Gehäuses anzuordnen.
Dies schafft bei der Konfektionierung (Verbindung der
Schutzleiterenden mit dem Kontaktring) eine leichte
Montagemöglichkeit. Außerdem kann der Kontaktring
anschließend leicht in oder gegen einen zugehörigen
Gehäuseteil geführt und dort zur Anlage gebracht werden.
Der weitere Gehäuseteil wird anschließend aufgesetzt, zum
Beispiel aufgeschraubt.
Der Kontaktring kann beispielsweise als Feder ausgebildet
werden, wobei der Kontaktring umfangsseitig ein gewisses
Übermaß gegenüber dem korrespondierenden Innenquerschnitt
des zugehörigen Gehäuseteils aufweisen kann. Auf diese
Weise ergibt sich beim Einsetzen des Kontaktringes in den
Gehäuseteil eine besonders sichere Anlage und damit eine
besonders sichere elektrische Verbindung. Wird der
Kontaktring zwischen den Gehäuseteilen angeordnet
entspricht der Durchmesser vorzugsweise dem Durchmesser der
korrespondierenden Gehäuseteile im Kontaktbereich.
In allen Fällen ist der (zusätzliche) Schutzleiter mit dem
Metallgehäuse verbunden.
Der Steckerkörper und der Kontakteinsatz können aus einem
Isoliermaterial bestehen, wobei es genügt, die
Umfangsfläche des Steckerkörpers sowie die Innen- und
Außenflächen eines zugehörigen Verriegelungsteils
(Verriegelungshülse) mit einer Metallschicht zu versehen,
also zu metallisieren, wie dies eingangs beschrieben wurde.
Im Fall der ersten Ausführungsform, bei der zusätzlich zum
Schutzleiter des Kabels ein weiterer Schutzleiter (ein
weiteres Schutzleiterkabel) vorgesehen ist, welches mit dem
Kontaktring verbunden wird, schlägt die Erfindung eine
besondere Ausführungsform zur Schirmung des Kabels (der
Kabelleiter) vor. Dabei wird ein Abschnitt des metallischen
Schirms, der üblicherweise eine Netzform aufweist, über ein
konisches Dichtungselement geführt, welches den
Metallschirm nach Aufsetzen des Dichtungselementes gegen
das Gehäuse gegen dessen metallische Innenfläche zur Anlage
bringt. Dabei kann das Dichtungselement beispielsweise aus
einem elastomeren Werkstoff bestehen, welcher nachgiebig
ist und eine sichere Flächenpressung zwischen dem
Dichtungselement und dem benachbarten Gehäuseabschnitt
schafft.
Die beschriebenen Merkmale lassen sich vorteilhaft an einem
Rundsteckverbinder realisieren, bei dem das Kabel, der
Steckerkörper, das Gehäuse, das Dichtungselement und/oder
der Kontaktring im wesentlichen konzentrisch zur
Mittenlängsachse verlaufen. Die einzelnen Bauteile des
Steckverbinders lassen sich dabei zum Beispiel
gegeneinander verschrauben oder über Bajonettverschlüsse
verrasten.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen
Anmeldungsunterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Dabei zeigen - jeweils in schematisierter Darstellung -
Fig. 1 einen Steckverbinder in teilweiser
Explosionsdarstellung in verschiedenen Stufen bei
der Konfektionierung,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines
Steckverbinders in teilweiser
Explosionsdarstellung in verschiedenen Stufen bei
der Konfektionierung.
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile
mit gleichen Bezugsziffern dargestellt.
Bei dem Steckverbinder gemäß den Fig. 1, 2 handelt es
sich jeweils um Rundsteckverbinder. Beide Ausführungsformen
umfassen folgende Bauteile (anhand der Fig. 1, 2 jeweils
von links nach rechts aufeinanderfolgend):
Einen Steckerkörper 10 mit einem Kontakteinsatz 10k und
eine den Steckerkörper 10 konzentrisch umgebende
Verriegelungshülse 12. Im Steckerkörper 10 sind
verschiedene Leiter 14 l eines Kabels 14 festgelegt,
einschließlich eines Schutzleiters 24s (Fig. 1b). Der
Kontakteinsatz 10k weist stirnseitig Kontaktöffnungen 10o
auf, in die zugehörige Stiftkontakte (nicht dargestellt)
einer (ebenfalls nicht dargestellten) zugehörigen Dose
gesteckt werden.
Steckerkörper 10 und Verriegelungshülse 12 bestehen aus
Kunststoff. Die Umfangsfläche des Steckerkörpers 10 ist
ebenso wie die Innen- und Außenseite der Verriegelungshülse
12 mit einer dünnen Metallschicht ausgebildet.
Hinter der Verriegelungshülse 12 ist ein Gehäuse 16
angeordnet, welches aus einem ersten Teil 16.1 und einem
zweiten Teil 16.2 besteht. Der erste Gehäuseteil 16.1 läßt
sich mit seinem vorderen Endabschnitt über den hinteren
Teil 10h des Steckerteils 10 an diesem festlegen. Der
hintere Gehäuseteil 16.2 kann über ein Innengewinde 16.2i
auf einem korrespondierenden Außengewinde 16.1a des ersten
Gehäuseteils 16.1 verschraubt werden.
Zwischen den Gehäuseteilen 16.1, 16.2 liegt ein Kontaktring
18. Der Kontaktring 18 ist umfangsseitig mit radial
verlaufenden Einschnitten ausgebildet, die wechselseitig in
Richtung auf die Verriegelungshülse 12 beziehungsweise
entgegengesetzt leicht abgewinkelt sind. Der
Außendurchmesser des Kontaktrings 18 entspricht im
wesentlichen dem Außenumfang des Gewindeabschnittes 16.1a
des ersten Gehäuseteils 16.1 beziehungsweise dem
Innendurchmesser des Gewindeabschnittes 16.2i des zweiten
Gehäuseteils 16.2.
Vom Kontaktring 18 stehen zwei Flachstecker 18h senkrecht
ab. Sie verlaufen damit in Axialrichtung des Kabels 14. Der
Kontaktring 18 besteht wie das Gehäuse 16 aus Metall.
Hinter dem zweiten Gehäuseteil 16.2 ist ein
Dichtungselement 20 angeordnet, welches einen zylindrischen
Abschnitt 20z und einen davor, in Richtung auf die
Verriegelungshülse 12 sich verjüngenden konischen Abschnitt
20k aufweist, der umfangsseitig geriffelt ausgebildet ist.
Das Dichtungselement 20 besteht aus einem elastomeren,
nachgiebigen Werkstoff.
Hinter dem Dichtungselement 20 ist eine Mutter 22 mit einem
Innengewinde 22i angeordnet, die unter Einschluß des
Dichtungselementes 20 auf ein korrespondierendes
Außengewinde 16.2a am rückwärtigen Abschnitt des zweiten
Gehäuseteils 16.2 aufgesetzt (aufgeschraubt) werden kann.
Das Kabel 14 erstreckt sich, ausgehend vom Steckerkörper
10, mittig durch die zuvor beschriebenen Bauteile des
Steckverbinders, also insbesondere die Gehäuseteile 16.1,
16.2, den Kontaktring 18, das Dichtungselement 20 und die
Mutter 22.
Ein zusätzlicher Schutzleiter 24 wird gemeinsam mit dem
Schutzleiter 14s am Schutzleiterkontakt im Kontakteinsatz
10k verbunden.
Der zusätzliche Schutzleiter 24 weist an seinem freien Ende
eine Steckhülse 24s auf, die (Bild 1c) auf einen der
Flachstecker 16h des Kontaktrings 18 beim Zusammenbau des
Steckverbinders aufgesetzt wird.
Beim Zusammenbau des Steckverbinders (Fig. 1c bis 1e)
werden die vorbeschriebenen Teile nach und nach in Richtung
auf die Verriegelungshülse 12 verschoben und untereinander
verbunden, wobei der zusätzliche Schutzleiter 24 eine
durchgehende elektrische Verbindung über den Kontaktring 18
zum Gehäuse 16 schafft, welche die gewünschte elektrische
Sicherheit des Steckverbinders bewirkt.
Beim Zusammenbau wird der Kontaktring 18 zwischen den
Gehäuseteilen 16.1, 16.2 festgelegt, wobei der federartig
gestaltete Außenumfang des Kontaktrings 18 für eine
sichere, flächige metallische Anlage sorgt.
Fig. 1b läßt sich entnehmen, daß auf der Isolierung 14i
des Kabels 14 ein Metallschirm (Metallnetz) 14m verläuft,
der am vorderen Ende (in Richtung auf die
Verriegelungshülse 12) nach hinten (in Richtung auf die
Mutter 22) umgeschlagen ist.
Bei der Konfektionierung (Fig. 1d) wird der umgeschlagene
Abschnitt des Schirms 14m auf den konischen Abschnitt 20k
des Dichtungselementes 20 gelegt, der anschließend in den
zweiten Gehäuseteil 16.2 geführt und über die Mutter 22
gesichert wird. Dabei kommt es ebenfalls zu einer
metallischen Verbindung zwischen dem Schirm 14m und der
Innenseite des Gehäuseteils 16.2 und damit gleichzeitig zu
einer sicheren Schirmung der Leiter 14l beziehungsweise des
Schutzleiters 14s des Kabels 14.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht im
wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so daß
nachstehend nur die Unterschiede zwischen beiden
Ausführungsformen beschrieben werden.
Ein erster Unterschied besteht darin, daß beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 das Dichtungselement 20
fehlt.
Ein zweiter Unterschied besteht darin, daß ein vorderes
Ende des Metallschirms 14m an einer Stelle mit einer
Steckhülse 14s ausgebildet ist, welche bei der
Konfektionierung des Steckverbinders an den zweiten
Flachstecker 18h des Kontaktrings 18 befestigt wird. Auf
diese Weise erhält die Schirmung 14m eine zusätzliche
Schutzleiterfunktion.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Mutter 22
(mit innenliegender Dichtung zur Zugentlastung des Kabels
14) in Richtung auf die Verriegelungshülse 12 mit einem
verjüngten Abschnitt ausgebildet ist, der ein Außengewinde
22a trägt, über das die Mutter 22 mit einem
korrespondierenden Innengewinde (nicht dargestellt) des
zweiten Gehäuseteils 16.2 verbunden wird, so daß der zweite
Gehäuseteil 16.2 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auch
kein Außengewinde 16.2a aufweist.
Claims (10)
1. Steckverbinder zur Verbindung mit Kontakten eines
zugehörigen Gegenstücks, mit folgenden Merkmalen:
- 1. 1.1 einem, einen Kontakteinsatz (10k) aufnehmenden Steckerkörper (10) am freien Ende,
- 2. 1.2 einem, mit dem Steckerkörper (10) verriegelbaren Metallgehäuse (16), welches ein Kabel (14) mit mehreren, zum Kontakteinsatz (10k) führenden Leitern (14l), (14s), einschließlich eines Schutzleiters (14s), aufnimmt,
- 1. 1.3 einen zusätzlichen Schutzleiter (24), dessen eines Ende am Schutzleiterkontakt des Kontakteinsatzes (10k) liegt und dessen anderes Ende an einem, gegen eine Wand des Metallgehäuses (16) anliegenden, das Kabel (14) umgreifenden metallischen Kontaktring (18) befestigt ist.
2. Steckverbinder zur Verbindung mit Kontakten eines
zugehörigen Gegenstücks, mit folgenden Merkmalen:
- 1. 2.1 einem, einen Kontakteinsatz (10k) aufnehmenden Steckerkörper (10) am freien Ende,
- 2. 2.2 einem, mit dem Steckerkörper (10) verriegelbaren Metallgehäuse (16), welches ein Kabel (14) mit mehreren, zum Kontakteinsatz führenden Leitern (14l) aufnimmt,
- 1. 2.3 das Kabel (14) einen äußeren Metallschirm (14m) aufweist, der mit einem Abschnitt an einem gegen die Innenwand des Metallgehäuses (16) anliegenden, das Kabel (14) umgreifenden, metallischen Kontaktring (18) befestigt ist.
3. Steckverbinder nach Anspruch 1, bei dem das zweite Ende
des zusätzlichen Schutzleiters (24) auf einen
korrespondierenden Flachstecker (18h) des Kontaktrings
(18) aufgesteckt ist.
4. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das
Metallgehäuse (16) in Axialrichtung des Kabels (14)
zweigeteilt ist und der Kontaktring (18) zwischen den
Gehäuseteilen (16.1, 16.2) liegt.
5. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der
Steckerkörper (10) und eine zugehörige
Verriegelungshülse (12) aus einem Isoliermaterial
bestehen, wobei die Umfangsfläche des Steckerkörpers
(10) sowie die Innen- und Außenflächen der
Verriegelungshülse (12) metallisiert sind.
6. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein das
Kabel (14) umgebender Metallschirm (14m) über eine
Steckverbindung (14s, 18h) am Kontaktring (18)
befestigt ist.
7. Steckverbinder nach Anspruch 1, bei dem das Kabel (14)
einen Metallschirm (14m) aufweist, der abschnittweise
über ein konisches Dichtungselement (20) geführt ist,
welches den Metallschirm (14m) nach dem Aufsetzen des
Dichtungselementes (20) gegen das Gehäuse (16) gegen
dessen metallische Innenfläche zur Anlage bringt.
8. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, konfektioniert
als Rundsteckverbinder.
9. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der
Kontaktring (18) als Feder ausgebildet ist.
10. Steckverbinder nach Anspruch 9, bei dem der Kontaktring
(18) umfangsseitig radial verlaufende Schlitze
aufweist.
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