DE19948037A1 - Elektrisches Steckverbindungselement und -system - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindungselement und ein elektrisches Steckverbindungssystem. Das Steckverbindungselement ermöglicht unter Verwendung eines komplementären Steckverbindungselements eine wiederlösbare elektrische Steckverbindung und umfaßt ein Gehäuse und ein in das Gehäuse hineinführendes und von diesem gehaltenes Kabel mit zumindest einer von einer Isolierung umgebenen Ader. DOLLAR A Zur Kosten- und Gewichtseinsparung wird vorgeschlagen, jedes in dem Gehäuse befindliche Ende der Adern abzuisolieren und diese Enden als Kontaktelemente zur unmittelbaren Anlage an zugeordnete Kontaktelemente des komplementären Steckverbindungselements zu verwenden.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindungselement und -system ge­ mäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 8.

Bei einem herkömmlichen elektrischen Steckverbindungselement ist an das abiso­ lierte Ende einer elektrischen Leitung in der Regel ein separates Kontaktteil befe­ stigt, mit welchem eine Verbindung mit einer Kontaktierungsstelle eines komple­ mentären Steckverbindungselements hergestellt werden kann. Insbesondere zur Isolation, zum Schutz und zur besseren Handhabung sowie zur Sicherstellung einer funktionssicheren wiederlösbaren Verbindung sind Kabelende und separates Kon­ taktteil von einem Steckergehäuse umgeben. Oftmals ist die Leitung zusammen mit dem daran befestigten Kontaktteil schwimmend im Steckergehäuse gelagert.

Dieser herkömmliche Steckeraufbau erzeugt zusätzliche Kosten durch die Herstel­ lung und die Anfügung eines separaten Kontaktteils an das Kabelende. Überdies führen die zusätzlichen Kontaktteile zu einer Gewichtszunahme der gesamten Steckverbindung.

Bei der Verwendung eines Antennen- oder Koaxialkabels ist es bekannt, die Ader eines Kabels direkt als Kontaktelement zu benutzen. Dabei ist eine Isolierung am Kabelende entfernt. Das Ende der Ader wird beim Zusammenfügen mit einer Buch­ se in eine Aufnahme eingeführt. Zur Befestigung des Koaxialkabels an einem ande­ ren Kabel oder einem Gerät wird eine einen Teil der Steckverbindung bildende Mutter auf einen ein Außengewinde aufweisendes Gehäuseteil des anderen Kabels oder der Gerätebuchse aufgeschraubt. Diese Ausführungsform ist jedoch nur bei statischen Anwendungen einsetzbar. Für einen Einsatz in einem Bereich, in dem Vibrationen und Schwingungen auftreten, ist sie nicht geeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Steckverbindungsele­ ment und -system derart weiterzubilden, daß eine einfache und kostengünstige Möglichkeit einer funktionssicheren elektrische Verbindung eines elektrischen Ka­ bels auch in Bereichen möglich ist, in dem Vibrationen und Schwingungen auftre­ ten.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 8 angegebenen Merkmale hinsichtlich eines elektrischen Steckverbindungselements und -systems gelöst.

Ein Kerngedanke der Erfindung besteht darin, die abisolierten Enden der Adern eines Kabels, die in einem Gehäuse gehalten sind, direkt und selbst als Kontakt­ elemente zu verwenden. Dabei kommen diese Adern direkt in unmittelbaren Anlage an zugeordnete Kontaktelemente eines komplementären Steckverbindungsele­ ments. Durch diese Maßnahme kann ein separates, an die Ader anzufügendes Kontaktteil entfallen. Damit kann nicht nur auf die Herstellung eines solchen Kon­ taktteils, sondern auch auf den Verfahrensschritt der Anordnung eines solchen se­ paraten Kontaktteils an ein Leitungsende verzichtet werden.

Die Enden der Adern sind derart in dem Gehäuse aufgenommen oder eingebettet, um bei mit dem komplementären Steckverbindungselement verbundenen Zustand eine bewegungsfreie Verbindung zwischen den Enden der Adern und den zugeord­ neten Kontaktelementen eines komplementären Steckverbindungselements zu er­ möglichen. Insbesondere ist die Verbindung auch gasdicht.

Die Enden der Adern können einerseits an einem Gehäuseinnenteil und anderer­ seits an den zugeordneten Kontaktelementen des komplementären Steckverbin­ dungselements anliegen. Durch diese Anordnung werden die Enden der Adern ei­ nerseits und die zugeordneten Kontaktelemente andererseits bei einem Zusam­ menfügen des elektrischen Steckverbindungselements mit seinem komplementären Element aufeinander gepreßt, so daß es nicht nur zu einer gasfreien, sondern zu einer bewegungsfreien elektrischen Verbindung zwischen den elektrisch leitenden Elementen der beiden Steckverbindungselemente kommt. Die Funktionssicherheit der Steckverbindung ist damit auch bei solchen Anwendungsbereichen gewährlei­ stet, wo Schwingungen, Vibrationen oder sonstige auf die elektrische Verbindung einwirkende Kräfte auftreten.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Adern form- und/oder oberflächenbehandelt sind. Beispielsweise bei der Verwendung von mehradrigen Litzen, ist es möglich, diese zu verzinnen oder die Oberflächen anderweitig zu behandeln, so daß aus der Ader ein geeignetes Kontaktelement mit einem guten Übergangswiderstand ge­ schaffen werden kann. Dabei dient die Oberflächenbehandlung auch zum Schutz der Leitungsenden.

Darüber hinaus ist es möglich, die Enden der Adern formmäßig zu behandeln. Bei­ spielsweise können sie gebogen oder in anderer vorgegebener Weise verformt werden. Damit lassen sich zum einen größere Auflageflächen zwischen den Enden der Adern und den Kontaktelementen des komplementären Steckverbindungsele­ ments schaffen. Zum anderen ist es möglich, optimale Formen für ein Zusammen­ führen des erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindungselements einerseits und des komplementären Steckverbindungselements andererseits bereitzustellen. Natürlich können die beiden vorgenannten Behandlungsarten auch kombiniert wer­ den. Beispielsweise können die Enden der Adern verzinnt und nachfolgend ge- oder verformt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse mit den abisolierten Enden der Adern derart ausgeführt ist, daß eine im wesentlichen reibungs- und steckkraftfreie Kontaktierung beim Zu­ sammenfügen mit dem komplementären Steckverbindungselement möglich ist. Diese Maßnahme dient insbesondere dazu, Oberflächenbeschädigungen beim Zu­ sammenführen der beiden als Kontaktelemente dienenden, leitenden Teile zu ver­ meiden. Liegen die Enden der Adern und die Kontaktelemente eines komplementä­ ren Steckverbindungselements beim Zusammenführen beider Steckverbindungse­ lemente aufeinander, so reiben sie aneinander, wodurch möglicherweise die Ober­ fläche der verschiedenen Leiter beschädigt oder beeinträchtigt wird. Dem beugt man herkömmlicherweise dadurch vor, daß eine Oberflächenbehandlung mit einem reibungsfesten Material, beispielsweise Gold, vorgenommen wird. Um eine solch teure Oberflächenbehandlung zu vermeiden, können die zusammenzufügenden elektrischen Steckverbindungselemente, insbesondere die Gehäuse so ausgeführt sein, daß die Enden der Adern und die Kontaktelemente sich beim ersten Schritt des Zusammenführens nicht berühren. Nach dem im wesentlichen vollständigen Zusammenführen der beiden Gehäuse sollten die zugehörigen Enden der Adern und die Kontaktelemente durch eine weitere Relativbewegung der Gehäuse mitein­ ander gleitreibungsfrei und endlagenmäßig aufeinander in Anlage gebracht werden. Die weitere Relativbewegung kann dabei eine Verschwenkung, eine Verdrehung, eine Kippung oder eine Kombination dieser Bewegungen umfassen.

Von Vorteil ist es dabei, wenn die beiden Gehäuseteile mit einer Rastverbindung in ihrer Endlage gehalten werden. Dazu ist es notwendig, ein Rastelement am Gehäu­ se des elektrischen Steckverbindungselements vorzusehen. Dieses Rastelement wirkt mit einem Gegenelement am komplementären Steckverbindungselement zu­ sammen.

Das Gehäuse ist gemäß einer besonderen Ausführungsform am Kabel angeformt oder angegossen und besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial.

Bei der Ausbildung sowohl des Gehäuses des elektrischen Steckverbindungsele­ ments wie auch desjenigen des komplementären Steckverbindungselements be­ steht im wesentlichen große Gestaltungfreiheit. So können Gehäuse derart kon­ struiert werden, daß die beiden Gehäuse der Steckverbindungselemente durch eine Relativdrehung miteinander in Verbindung gebracht werden. Alternativ können die beiden Gehäuse zunächst durch eine lineare Verschiebung zusammengefügt wer­ den und dann durch eine gegenseitige Verschwenkbewegung in eine Endlage ge­ bracht werden, nach der die Kontakte der elektrischen Steckverbindungselemente aufeinander zu liegen kommen. Erfindungswesentlich ist dabei, daß die Enden der Adern direkt als Kontaktelemente zur unmittelbaren Anlage an zugeordnete Kon­ taktelemente des komplementären Steckverbindungselements dienen.

Natürlich kann das komplementäre Steckverbindungselement auch in erfindungs­ gemäßer Weise ausgebildet sein, d. h. die Kontaktelemente sind durch die Adern selbst gebildet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend und anhand der beiliegen­ den Beispiele näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine elektrische Steckverbindung mit einem erfindungsgemäßen Steckver­ bindungselement und Fig. 2 eine herkömmliche elektrische Steckverbindung.

Eine herkömmliche elektrische Steckverbindung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt zwei Steckverbindungselemente 60 und 70, die miteinander zusammenge­ fügt sind. Das Steckverbindungselement 60 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 62, das im Querschnitt etwa U-profilförmig ausgebildet ist. Koaxial in dem Gehäuse 62 ist ein Kontaktstift 64 aufgenommen, der in einen Hohlraum vorspringt. Das Gehäu­ se 62 ist vorliegend Element eines nicht näher dargestellten Gerätes und an diesem befestigt. Der Kontaktstift 64 erstreckt sich in das Gerät selbst hinein und stellt eine elektrische Verbindung zu einem weiteren elektrischen Leiter dar.

Ein Gehäuse 72 des zweiten elektrischen Steckverbindungselementes 70 ist kom­ plementär zum Gehäuse 62 ausgebildet und kann in bzw. auf diesem verschoben werden. Das elektrische Steckverbindungselement 70 umfaßt neben dem Gehäuse 72 eine Leitung 74 mit einer elektrischen Ader. Das Ende dieser Leitung 74 ist abi­ soliert, und ein separates Kontaktteil 76 ist daran befestigt. Das separate Kontaktteil besteht vollständig aus Metall und weist an seinem vorderen Ende eine maulartige Öffnung 78 auf, in die der Kontaktstift 64 beim Zusammenfügen der beiden Gehäu­ se 62 und 72 zur Bildung einer elektrischen Verbindung hineinverschoben werden kann. Beim Hineinverschieben des Kontaktstiftes 64 in die maulartige Öffnung 78 wird dieses leicht auseinander gedrückt.

Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckver­ bindung vermeidet nun in vorteilhafter Weise das separate Kontaktteil 76 einer her­ kömmlichen Steckverbindung gemäß Fig. 2. Das in Fig. 1 dargestellte elektrische Steckverbindungselement 10 soll demjenigen mit Bezugsziffer 60 aus Fig. 2 ent­ sprechen. Insofern ist ein an einem Gerät befestigtes Gehäuse 12 mit im wesentli­ chen U-profilförmigen Querschnitt vorgesehen, in dem ein Kontaktstift 14 aufge­ nommen ist.

Mit dem elektrischen Steckverbindungselement 10 ist ein Steckverbindungselement 20 zu verbinden, das in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet ist. Dieses Steck­ verbindungselement 20 umfaßt ein Kabel, das in ein Gehäuse 22 eingeführt und von diesem umschlossen ist. Das Gehäuse 22 ist insbesondere an das Kabel an­ geformt und besteht aus Kunststoff.

Ein abisoliertes Ende des Kabels, das die Ader 26 freigibt, ist zum einen verzinnt, zum anderen ist es derart verformt, daß eine möglichst große Kontaktierungsober­ fläche mit dem Kontaktstift 14 des komplementären Steckverbindungselements gebildet werden kann. Im Gehäuse 22 ist eine Ausnehmung 23 vorgesehen, in die der Kontaktstift 14 beim Zusammenführen der beiden Gehäuse 22 und 12 verscho­ ben wird. Das Ende der Ader 26 ist nun derart im Gehäuse angeordnet, daß es ei­ nerseits an einer Gehäuseinnenwand 21 anliegt, andererseits von der Ausnehmung 23 zugänglich ist. Beim Zusammenführen der beiden Gehäuseteile 12 und 22 wird der Kontaktstift 14 in die Ausnehmung 23 verschoben und kommt dabei an dem behandelten Ende der Ader 26 zur Anlage.

Dabei sind die beiden Gehäuse 22 und 12 derart komplementär zueinander ausge­ bildet, daß sie formschlüssig ineinander verschoben werden können und zwar so­ weit, bis der Kontaktstift 14 eine signifikante Anlage mit dem Ende 28 der Ader 26 erreicht.

Durch die geeignete Ausbildung des Gehäuses 26 und die feste Anlage des Kon­ taktstifts 14 an das Ende der Ader 26 ist eine gasdichte und bewegungsfreie elek­ trische Verbindung hergestellt, die sich durch ihre Funktionssicherheit auszeichnet. Nicht dargestellt, können die beiden Gehäuse 22 und 12 durch eine Rastverbindung verrastet sein, so daß das Lösen der wiederlösbaren Verbindung erst über einen Widerstand möglich ist. Damit wird ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung vermieden.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung - nicht dargestellt in Fig. 1 - ist da­ durch gekennzeichnet, daß die miteinander zu verbindenden Gehäuse - also die Kupplung - so ausgebildet sind, daß beim Zusammenführen der Gehäuse das Ende 28 der Ader 26 nicht mit dem Kontaktstift 14 in Berührung kommt. Erst durch eine Relativbewegung (Verschwenkung, Verdrehung) nach dem im wesentlichen voll­ ständigen Zusammenführen der beiden Gehäuseteile 12 und 22 werden die Enden 28 der Adern 16 gleitfrei aufeinander zur Anlage gebracht. Mit dieser Vorgehens­ weise vermeidet man eine durch Reibung hervorgerufene Beschädigung der Leiter­ oberflächen.

Natürlich kann die Erfindung auch auf Verbindungselemente mit einer Vielzahl von Adern angewendet werden. Vorliegend ist in Fig. 1 zur besseren Übersichtlichkeit nur eine elektrische Verbindung dargestellt. Im Übrigen liegt die Ausgestaltung der Gehäuse im Gestaltungsbereich eines Konstrukteurs und kann von Anwendungsfall bestimmt werden.

Claims (9)

1. Elektrisches Steckverbindungselement, welches unter Verwendung eines komplementären Steckverbindungselements eine wiederlösbare elektrische Steckverbindung ermöglicht, mit einem Gehäuse (22) und einem in das Ge­ häuse hineingeführten und in diesem gehaltenen Kabel (24) mit zumindest einer von einer Isolierung umgebenen Ader (26), wobei jedes in dem Ge­ häuse (22) befindliche Ende (28) der Adern (26) abisoliert ist und als Kon­ taktelement zur unmittelbaren Anlage an zugeordnete Kontaktelemente des komplementären Steckverbindungselements dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (28) der Adern (26) derart in dem Gehäuse (22) aufgenom­ men oder eingebettet sind, daß bei mit dem komplementären Steckverbin­ dungselement verbundenem Zustand eine bewegungsfreie Verbindung zwi­ schen den Enden (28) der Adern (26) und den zugeordneten Kontaktele­ menten des komplementären Steckverbindungselements durchführbar ist.

2. Elektrisches Steckverbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (28) der Adern (26) derart in dem Gehäuse (22) aufgenom­ men oder eingebettet sind, daß bei mit dem komplementären Steckverbin­ dungselement verbundenem Zustand die Enden (28) der Adern (26) mit dem jeweils zugeordneten Kontaktelement des komplementären Steckverbin­ dungselements in Klemm- oder Pressanlage kommen.

3. Elektrisches Steckverbindungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (28) der Adern (26) form- und/oder oberflächenbehandelt sind.

4. Elektrisches Steckverbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) mit den abisolierten Enden (28) der Adern (26) derart ausgebildet ist, daß eine im wesentlichen gleitreibungsfreie Kontaktierung beim Zusammenfügen mit dem komplementären Steckverbindungselement ermöglicht ist.

5. Elektrisches Steckverbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Rastelement am Gehäuse (22) vorgesehen ist, welches mit einem Gegenelement am kompementären Steckverbindungselement zu einer Rastverbindung zusammenwirkt.

6. Elektrisches Steckverbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) an das Kabel (24) angeformt oder angegossen ist.

7. Elektrisches Steckverbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus Kunststoff besteht.

8. Elektrisches Steckverbindungssystem mit wenigstens einem ersten elektri­ schen Steckverbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, und ei­ nem komplementär zu dem ersten elektrischen Steckverbindungselement ausgebildeten zweiten Steckverbindungselement mit einem Gehäuse (12) und einer der Anzahl der Adern (26) entsprechenden Anzahl von Kontakte­ lementen (14), dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Gehäuse (22, 12) derart ausgebildet sind, daß eine bewegungsfreie Verbindung zwischen den Enden (28) der Adern (26) und den zugeordneten Kontaktelementen des komplementären Steckver­ bindungselements gegeben ist.

9. Elektrisches Steckverbindungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Gehäuse (22, 12) derart ausgebildet sind, daß sich beim Zusammenführen der beiden Steckverbindungselemente (20, 10) die Enden (28) der Adern (26) und die Kontaktelemente (14) nicht berühren, und daß
die ersten und zweiten Gehäuse (22, 12) miteinander zusammenwirkende Gehäuseelemente derart aufweisen, daß nach dem im wesentlichen voll­ ständigen Zusammenführen der beiden Gehäuse (22, 12) die einander zu­ geordneten Enden (26) der Adern (28) und Kontaktelemente durch eine weitere Relativbewegung gleitreibungsfrei und endlagenmäßig miteinander in Anlage bringbar sind.