DE19953494C1 - Mehrpolige steckbare elektrische Verbindungsvorrichtung und Formwerkzeug zur Herstellung des Kabelsteckverbinders einer solchen Steckvorrichtung - Google Patents

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine mehrpolige steckbare elektrische Verbindungsvorrichtung, umfassend einen Kabelsteckverbinder und einen Gegensteckverbinder, wobei der Kabelsteckverbinder ein Verteilstück mit Kanälen zur Aufnahme der mit Isolierumhüllung versehenen Litzen sowie eine Festhaltevorrichtung für die Litzen aufweist, in die zum Zwecke der Kontaktierung mit Kontaktelementen des Gegensteckverbinders Kontaktspieße eindringen. Erfindungsgemäß ist die Festhaltevorrichtung aus einer Kunststoff-Umspritzung des Verteilstücks gebildet, die zugleich als Griffkörper-Umspritzung ausgebildet ist. Der bauliche Aufwand zum Festhalten der Litzen ist dadurch erheblich vermindert. Des weiteren sind die Kontaktspieße Bestandteile der Kontaktelemente des Gegensteckverbinders. Damit wird eine konfektionierte Low-Cost-Steckvorrichtung geschaffen, deren Besonderheit darin besteht, daß der Kabelsteckverbinder keine Kontaktelemente im herkömmlichen Sinn aufweist, diese vielmehr von den Litzen selbst bereitgestellt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrpolige steckbare elektrische Verbindungsvorrichtung, umfassend einen Kabelsteckverbinder und einen Gegensteckverbinder, wobei der Kabelsteckverbinder ein Verteilstück mit Kanälen zur Aufnahme der mit Isolierumhüllung verse­ henen Litzen sowie eine Festhaltevorrichtung für die Litzen aufweist, in die zum Zwecke der Kontaktierung mit Kontaktelementen des Gegensteckverbinders Kontakt­ spieße eindringen.

Eine derartige Verbindungsvorrichtung ist beispielsweise in DE 44 18 259 C1 behandelt, die sich allerdings nur auf den Kabelsteckverbinder selbst bezieht. Es handelt sich dabei um einen konfektionier­ baren Kabelsteckverbinder mit einer Kabelaufnahme und einem Steckteil. In der Kabelaufnahme sind die Litzen in achsparallelen Kanälen geführt und darin mittels einer aufwendigen Klemmeinrichtung festgehalten. Dieses Festhalten ist erforderlich, damit in dem Steckteil verankerte, Steckbuchsen auf der einen und Kontakt­ spieße auf der anderen Seite aufweisende Kontaktele­ mente mit den Kontaktspießen in die Litze von deren Stirnseite her eindringen können. Die vielteilige Aus­ gestaltung und Anordnung des bekannten Kabelsteckver­ binders ist verständlicherweise recht aufwendig.

Eine ähnliche Kabelsteckvorrichtung ist auch Gegenstand von DE 298 17 679 U1. Hier wie dort sind die Kontaktspieße, die in die Stirnseiten achsparallel gehaltener Litzen eindringen, in einem Steckteil gehal­ ten und stellen mit ihren nach außen weisenden Abschnitten die Steckkontakte des Kabelsteckverbinders dar, die mit dem auch hier nicht beschriebenen Gegen­ steckverbinder zu kontaktieren sind. In Weiterbildung des Gegenstandes der DE 44 18 259 C1 weist die Kontakt­ vorrichtung nach DE 298 17 679 U1 und DE 299 08 462 U1 als Festhaltevorrich­ tung für die Litzen eine Druckplatte aus gummielasti­ schem Material auf, die durch am Umfang der Druckplatte lösbar angreifende Klemmelemente zusammengepreßt wird, um die in den Kanälen einliegenden Enden der Litzenlei­ ter mit radialem Preßdruck in allen Kanälen zu klemmen.

Im Interesse einer möglichst einfach aufgebauten mehrpoligen steckbaren elektrischen Verbindungsvorrich­ tung ist auch dies noch relativ kompliziert und aufwen­ dig.

Eine wesentliche konstruktive und bauteilmäßige Vereinfachung einer Verbindungsvorrichtung entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspru­ ches 1 zu schaffen, ist eine vordringliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Erfindung löst dieses Problem zunächst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 und ist dement­ sprechend dadurch gekennzeichnet, daß die Festhaltevor­ richtung aus einer Kunststoff-Umspritzung des Verteil­ stücks gebildet ist, die zugleich als Griffkörper- Umspritzung ausgebildet ist.

Der wesentliche Kern der Erfindung besteht also darin, daß unter Verzicht auf besondere Klemmbauteile und deren konstruktive Anpassung im Sinne von Klemmele­ menten gänzlich verzichtet werden kann, wenn man, der Lehre der Erfindung folgend, Verteilstück und die darin eingeführten Litzen in Kunststoffmasse einbettet. Damit verbunden ist der besondere Vorteil, daß diese Kunst­ stoffmasse zugleich auch eine Griffkörperumspritzung ausbildet. Zwar ist im Unterschied zu den Steckvorrich­ tungen der eingangs erläuterten Dokumente die erfin­ dungsgemäße Verbindungsvorrichtung nicht konfektionier­ bar; sie ist, und das in besonders einfacher Art und Weise, hinsichtlich des Kabelsteckverbinders fertig konfektioniert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Kontaktspieße Bestandteile der Kontakt­ elemente des Gegensteckverbinders sind. Im Unterschied zum Stand der Technik sind also hier die Kontaktspieße Bestandteile eines Teils der trenn- und wieder zusam­ mensteckbaren Verbindungsvorrichtung, nicht aber Bestandteil von Steckerstiften oder Steckerbuchsen, die selbst erst zum Steckanschluß eines Gegensteckverbin­ ders dienen. Die Erfindung beschreitet auch bezüglich der Kontaktierung einen vom genannten Stand der Technik abweichenden Weg insoweit, als zur Kontaktierung des Gegensteckverbinders am Kabelsteckverbinder keine besonderen Kontakte vorgesehen sind, sondern daß die Litzen selbst die Kontaktelemente darstellen bzw. bereitstellen. Kontaktiert und dekontaktiert wird beim Gegenstand der Erfindung durch Zusammenstecken oder Trennen der Kontaktspieße in die bzw. von den Litzen.

Die Erfindung schafft damit eine höchst einfache Low-Cost-Verbindungsvorrichtung, die für eine Anzahl von zuverlässig wiederholbaren Steckverbindungsvorgän­ gen ausgelegt ist.

Bezüglich der Kontaktierung der Kontaktelemente des Kabelsteckverbinders und des Gegensteckers ist es entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn jeweils zumindest ein Abschnitt der Litzen mittels der Griffkörper-Umsprit­ zung schräg bzw. quer zur Achse der Kanäle positioniert festgehalten ist, so daß beim Zusammenstecken von Kabelsteckverbinder und Gegensteckverbinder dessen Kon­ taktelemente mit den Kontaktspießen nach dem Durchdrin­ gen der Leiterisolierung in die Litzenseele eindringen. Im Unterschied zu dem eingangs geschilderten Stand der Technik dringen hier die Kontaktspieße senkrecht oder unter einem Winkel, nicht jedoch von der Stirnseite her in die Litze bzw. Litzenseele ein. Eine solche Kontak­ tierung ist grundsätzlich sicherer als ein stirnseiti­ ges Eindringen von Kontaktspießen in die Litzenseele.

Eine besonders innige und großflächige Kontaktie­ rung ergibt sich gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung dahingehend, daß die Litzen innerhalb des Verteilstücks weitgehend in achsparallelen Kanälen geführt sind und im Bereich ihrer Endabschnitte eine Ab- bzw. Umbiegung aufweisen, die so positioniert ist, daß die Steckachse des Kontaktelements des Gegensteck­ verbinders mit der Längsachse des im Kanal aufgenomme­ nen Litzenabschnitts koaxial fluchtet. Im Prinzip haben diese Merkmale zum Vorteil, daß die Kontaktspieße der Kontaktelemente über ihre gesamte Länge hinweg die Lit­ zenseele kontaktieren können, verbunden mit dem Vorteil des Quer- oder Schrägeindringens durch die Isolierum­ hüllung der Litze hindurch.

Weitere vorteilhafte Merkmale und zweckmäßige wei­ tere Ausbildungen der erfindungsgemäßen Verbindungsvor­ richtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 5 bis 9.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Formwerkzeug zur Herstellung des Kabelsteckverbinders einer Steck­ verbindung. Dieses Formwerkzeug ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß es für die Griffkörper-Umspritzung des Verteilstücks und der Litzen Formstempel umfaßt, deren Frontabschnitte die Endabschnitte der in die Litzenauf­ nahmekanäle eingesteckten Litzen innerhalb des Verteil­ stücks zur Seite halten und deren Schäfte zugleich die Formeinsätze für die Einsteckkanäle ausbilden, die in der Griffkörper-Umspritzung angeordnet sind, wobei die Frontabschnitte der Formstempel schmaler sind als der Litzenquerschnitt, so daß die Litzen nur über einen Teil ihres Umfangs hinweg von der Griffkörper-Umsprit­ zung eingefaßt sind.

Auch das Formwerkzeug zur Herstellung des Kabel­ steckverbinders ist ersichtlich einfach und bewirkt mittels der Formstempel eine funktional günstige Teileinbettung der Litzen in den elastischen Werkstoff der Griffkörper-Umspritzung und feste Verankerung innerhalb des Verteilstücks. Der Formstempel, der wäh­ rend des Spritzgießvorgangs verwendet wird, stellt dabei vorteilhafterweise nicht nur den Platzhalter für das die Litzenorientierung sichernde und festhaltende Kunststoffmaterial dar, sondern formt gleichzeitig beim Spritzgießvorgang die Einsteckkanäle für die Kontakt­ elemente des Gegensteckverbinders.

Im übrigen versteht sich die Erfindung am besten anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Ansicht einer Verbindungsvorrichtung mit Kabelsteckver­ binder und Gegensteckverbinder,

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch den Steck­ anschlußbereich des Kabelsteckverbinders nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil-Querschnitt entsprechend der Schnitt­ linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung zur Erläuterung der Vorbereitungen für den Spritzgießvorgang,

Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit eingestecktem Kontaktstift des ansonsten hier nicht dargestellten Gegensteckverbinders und

Fig. 6 eine Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5.

Die insgesamt mit 10 bezeichnete mehrpolige steck­ bare elektrische Verbindungsvorrichtung umfaßt einen Kabelsteckverbinder 11 und einen Gegensteckverbinder 12.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Gegensteckverbinder 12 aus einem Kontaktträger 13 aus Kunststoff mit einer der Polzahl entsprechenden Anzahl von darin eingepreßten Kontaktelementen 14 sowie einer auf dem Kontaktträger 13 drehbar gelagerten Überwurf­ mutter 15 mit einem Außengewinde 16.

Die Kontaktelemente 14 sind an ihren zum Kabel­ steckverbinder 11 weisenden Enden mit Kontaktspießen 17 versehen, bzw. solche Kontaktspieße 17 sind einstückig­ stoffschlüssig an den Kontaktelementen 14 angeformt. Auf der zum Kabelsteckverbinder 11 hinweisenden Seite ist der Kontaktträger 13 matrizenartig ausgebildet mit einem Hohlraum 18 zur Aufnahme des patrizenförmigen Teils 19 des Kabelsteckverbinders 11.

Als Gegensteckverbinder 12 kommen Festanschlüsse, an Kabel angeschlossene Gegensteckverbinder oder son­ stige Verbindertypen in Betracht, wie sie im allgemei­ nen zum Anschluß für einen Kabelsteckverbinder 11 bekannt sind. Mit Bezug zu der Erfindung ist es wesent­ lich, daß die Kontaktelemente 14 Kontaktspieße 17 auf­ weisen oder als solche ausgebildet sind, wobei auch gabelförmige Kontaktspieße im Sinne von Schneidklemmga­ beln in Betracht kommen können.

Der Kabelsteckverbinder 11 umfaßt ein Verteilstück 20 mit einer der Polzahl entsprechenden Anzahl von axial ausgerichteten Kanälen 21 (Fig. 2) für jeweils eine Litze 22 eines elektrischen Kabels 23 (Fig. 1). Jede Litze 22 umfaßt eine Litzenseele 23, die von einer Isolierumhüllung 24 aus flexiblem Kunststoff umgeben ist.

Sodann weist der Kabelsteckverbinder 11 eine Griffkörper-Umspritzung 25 aus einem elastische Eigen­ schaften aufweisenden Kunststoff wie insbesondere PUR auf. Das mit 19 bezeichnete patrizenartige Teil des Kabelsteckverbinders 11 besteht aufgrund werkstoffein­ heitlich-stoffschlüssiger Zuordnung aus demselben Kunststoffmaterial.

Sodann ist noch eine Überwurfmutter 26 Teil des Kabelsteckverbinders 11, die frei drehbar, jedoch axial begrenzt beweglich auf einem Schaftabschnitt 27 des Verteilstücks 20 lagert.

In dem patrizenförmigen Zentralfortsatz 19, der aus dem PUR-Material der Griffkörper-Umspritzung 25 gebildet ist, befinden sich eine der Polzahl entspre­ chende Anzahl von Einsteckkanälen 28 für die Kontakt­ elemente 14 und die endseits daran befindlichen Kon­ taktspieße 17 des Gegensteckverbinders 12.

Während beim Gegensteckverbinder 12 die Kontakt­ elemente 14 echte Kontaktelemente im Sinne von metalli­ schen Kontaktstiften sind, befinden sich als Kontakt­ teile im Kabelsteckverbinder 11 lediglich die Enden der Litzen 22. Diese sind beim dargestellten Ausführungs­ beispiel bezüglich der Steckachse, also der Längsmit­ telachse L der Verbindungsvorrichtung 10 wie aus den Figuren ersichtlich schräg gestellt.

Die Litze 22 weist eine in Fig. 5 mit 29 bezeich­ nete Umlenkung bzw. Umbiegestelle 29 auf, die derart positioniert ist, daß die Steckrichtung 30 des Kontakt­ elements 14 mit der Längsmittelachse 31 der zugehörigen Litze 22 im wesentlichen axial fluchtet. Damit ist sichergestellt, daß beim Zusammenstecken des Kabel­ steckverbinders 11 des Gegensteckverbinders 12 die Kon­ taktspieße 17 die Isolierumhüllung 24 der Litzenseele 23 durchdringen und über die volle Eintauchlänge hinweg in die Litzenseele 23 eingreifen können.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist die Litze 22 bzw. deren Isolierumhüllung 24 über den größten Teil des Umfanges hinweg von der PUR-Kunststoffmasse der Griffkörper-Umhüllung 25 eingefaßt. Lediglich über den Umfangsbereich, den das Kontaktelement 14 beansprucht, befindet sich kein Kunststoffmaterial.

Die Einbettung des Litzenendes in der Kunststoff­ masse der Griffkörper-Umhüllung 25 hält dieses lagege­ recht und dauerhaft im Verteilstück 20 fest. Da das Kunststoffmaterial in gewissem Umfang elastisch ist, kann es Rückstellkräfte gegen den Kontaktdruck des Kon­ taktelements 14 bzw. seines Kontaktspießes 17 ausüben, was grundsätzlich vorteilhaft ist.

Die Fig. 2 bis 4 veranschaulichen, wie man die Leiterschrägstellung erhält. Vor dem Erzeugen der Griffkörper-Umspritzung 25 durch Umspritzen des Ver­ teilstücks 20 in einer Kunststoff-Spritzgießform werden Formstempel 32 eingesetzt, die einen Schaftabschnitt 33 und einen Frontabschnitt 34 aufweisen. Der Frontab­ schnitt 34 weist jeweils eine längs geneigte, konturierte Verdrängungsfläche 35 auf, die in eine als Nische 36 ausgebildete Erweiterung des Litzenaufnahme­ kanals 21 im Verteilstück 22 eingreift. Beim Zustellen der Formstempel in Richtung des Pfeiles 37 bewegt die Verdrängungsfläche 35 die Litze 22 zur Seite in die gewünschte Endposition.

Beim nun folgenden Umspritzen mit dem PUR oder sonstigen geeigneten Kunststoffmaterial für die Griff­ körper-Umhüllung 25 dringt Kunststoff auch in die Nischen 36 ein und umhüllt den Außenumfang der Iso­ lierumhüllung 24 der Litze 22 über den oben beschriebe­ nen Teilumfang hinweg. Die Schaftabschnitte 33 der Formstempel 32 formen dabei zugleich die Einsteckkanäle 28 für die Kontaktelemente 14 des Gegensteckverbinders 12 aus.

Während des Spritzgießvorganges wird kurz vor dem Stirnbereich 20a des Verteilstücks 20 an der Griffkör­ per-Umspritzung 25 eine umlaufende Wulst 38 mit ausge­ formt, die als Ringdichtung zur Anlage an der Stirnflä­ che 13a des Kontaktträgers 13 des Gegensteckverbinders 12 dient. Infolge dieses Dichtringes 38 sowie der Griffkörper-Umspritzung 25 ist eine Steckvorrichtung höherer Schutzklasse geschaffen, die zumindest spritz­ wassergeschützt ist.

Claims (11)

1. Mehrpolige steckbare elektrische Verbindungs­ vorrichtung (10), umfassend einen Kabelsteckverbinder (11) und einen Gegensteckverbinder (12), wobei der Kabelsteckverbinder (11) ein Verteilstück (20) mit Kanälen (21) zur Aufnahme der mit Isolierumhüllung (24) versehenen Litzen (22) sowie eine Festhaltevorrichtung für die Litzen (22) aufweist, in die zum Zwecke der Kontaktierung mit Kontaktelementen (14) des Gegensteck­ verbinders Kontaktspieße (17) eindringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Festhaltevorrichtung für die Litzen (22) aus einer Kunststoff-Umspritzung des Verteilstücks (20) gebildet ist, die zugleich als Griffkörper-Umspritzung (25) aus­ gebildet ist.

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktspieße (17) Bestandteile der Kontaktelemente (17) des Gegensteckverbinders (12) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zumindest ein Abschnitt der Litzen (22) mittels der Griffkörper-Umspritzung (25) schräg bzw. quer zur Achse (31) der Kanäle (28) posi­ tioniert festgehalten ist, so daß beim Zusammenstecken von Kabelsteckverbinder (11) und Gegensteckverbinder (12) dessen Kontaktelemente (14) mit den Kontaktspießen (17) nach dem Durchdringen der Leiterisolierung (24) in die Litzenseele (23) eindringen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Litzen (22) innerhalb des Verteilstücks (20) weitgehend in achsparallelen Kanälen (28) geführt sind und im Bereich ihrer Endab­ schnitte eine Ab- bzw. Umbiegung (29) aufweisen, die so positioniert ist, daß die Steckachse (30) des Kontakt­ elements (14) des Gegensteckverbinders (12) mit der Längsachse (31) des im Kanal (28) aufgenommenen Litzen­ abschnitts koaxial fluchtet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kanäle (28) im Verteilstück (20) sich zum Stirnende des Verteilstücks (20) hin erweitern und dort Nischen (36) bilden, um eine Seitwärts-Ablenkung der Litzen (22) zuzulassen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Litzen (22) innerhalb der Nischen (36) von der Griffkörper-Umspritzung (25) über einen 180° überschreitenden Teil ihres Umfangs hinweg umspritzt sind, jedoch ein zum einzusteckenden Kontakt­ element (14) des Gegensteckverbinders (12) weisender Litzen-Umfangsabschnitt frei zugänglich bleibt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffkörper-Umspritzung (25) aus einem elastisch eingestellten Kunststoff, ins­ bes. auf PUR-Basis besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 der 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffkörper-Umspritzung (25) das aus steifem Kunststoff bestehende Verteilstück (20) über dessen gesamte axiale Länge hinweg in sich ein­ schließt und, über dessen Stirnseite vorragend, die Einsteckkanäle (28) für die Kontaktelemente (14) des Gegensteckverbinders (12) in sich selbst ausbildet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffkörper-Umspritzung (25) einen umlaufenden Wulstrand (38) als Ringdichtung für die Stirn (13a) des Gegensteckverbinders (12) aus­ bildet.

10. Formwerkzeug zur Herstellung des Kabelsteck­ verbinders (11) einer Steckvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbes. nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug für die Griffkörper-Umspritzung (25) des Verteilstücks (20) und der Litzen (22) Formstempel (32) umfaßt, deren Frontab­ schnitte (34) die Endabschnitte der in die Litzenauf­ nahmekanäle (21) eingesteckten Litzen (22) innerhalb des Verteilstücks (20) zur Seite halten und deren Schäfte (33) zugleich die Formeinsätze für die Ein­ steckkanäle (28) ausbilden, die in der Griffkörper- Umspritzung (25) angeordnet sind.

11. Formwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frontabschnitte (34) der Formstempel (32) schmaler sind als der Litzenquerschnitt, so daß die Litzen (22) nur über einen Teil ihres Umfangs hin­ weg von der Griffkörper-Umspritzung (25) eingefaßt sind.