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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einem Kontaktgehäuse und
mehreren elektirischen Kontakten, insbesondere zur Herstellung elektrischer
Steckverbindungen im Kraftfahrzeugbereich, wobei in einem Kontaktfuß der elektrischen
Kontakte jeweils eine Leitung eines Kabels elektrisch leitend festgelegt
ist und die Kontakte in dem Kontaktgehäuse fixiert sind. Derartige
elektrische Steckverbinder bzw. Stecker werden vorwiegend für sogenannte
Automotive-Anwendungen, d.h. im Kraftfahrzeugbereich, eingesetzt,
um beispielsweise einen Anhänger
mit einem Zugfahrzeug elektrisch zu verbinden.
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Bei
den bekannten Steckverbindern, sowohl bei Steckdosen als auch bei
Steckern, werden die Kontakte in dem Kontaktgehäuse häufig mit einem starren Kunststoff
umspritzt, um die Kontakte in dem Gehäuse zu fixieren und den Stecker
oder die Steckdose zu bilden. Der dafür verwendete Werkstoff des Steckverbinders
(Stecker oder Steckdose) muss ausreichend starr sein, um die mechanischen
Anforderungen des Stecksystems zu erfüllen. Hierbei ist zu beachten,
dass diese Stecker häufig
im Außenbereich
von Personen- oder Lastkraftwagen eingesetzt werden, die im Betrieb
erheblichen Belastungen ausgesetzt sind. Ein Nachteil dieser vorbeschriebenen, bekannten
Steckverbinder besteht darin, dass die Kontakte durch das Umspritzen
mit dem starren Kunststoff in ihrer Position sehr fest fixiert sind.
Dies führt
zu einer großen
Steckkraft, die bei dem Verbinden der Steckverbinder aufgebracht
werden muss, und einem erhöhten
Verschleiß.
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Die
Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, einen elektrischen Steckverbinder
der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem sich die Steckverbindung einfach
und mit weniger Kraftaufwand herstellen lässt, um auf diese Weise einen
geringeren Verschleiß beim
Gebrauch des Steckverbinders und eine höhere Lebensdauer zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 insbesondere dadurch
gelöst,
dass die Kontakte in dem Kontaktgehäuse über ein elastisches Halteelement
festgelegt sind. Hierdurch wird erfindungsgemäß eine schwimmende Lagerung
der Kontakte in dem Kontaktgehäuse
vorgesehen, insbesondere indem das elastische Halteelement als Gummilagerung
ausgebildet ist. So sind die Kontakte relativ zueinander und insbesondere
relativ zu dem Kontaktgehäuse
in gewissem Umfang beweglich und geben daher beim Einstecken der
Kontakte auf einen anderen Steckverbinder (Stecker oder Steckdose) nach,
sofern die Kontaktanordnung bzw. -ausrichtung dies erfordert. Die
dabei entstehenden Kräfte müssen also
nicht mehr durch das Kontaktgehäuse selbst
aufgenommen werden. Daher entstehen in dem Gehäuse bei dem Steckvorgang keine
Spannungen, die das Gehäuse
beschädigen
oder zu einer erhöhten
Steckkraft führen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steckverbinders
ist vorgesehen, dass das Halteelement als den Kontaktfuß eines Kontakts
umgebende elastische Manschette ausgebildet ist, wobei der Kontakt
vorzugsweise ausschließlich über diese
Manschette bzw. das Halteelement in dem Gehäuse fixiert ist. Außer in dem
Bereich des Halteelements greift das Gehäuse also nicht an dem Kontakt
an; vielmehr liegt der Kontakt in dem nicht durch das Halteelement
bzw. die Manschette umgebenen Abschnitt frei, so dass aufgrund des
elastischen Halteelements bzw. der elastischen Manschette eine relative
Bewegung zwischen dem bzw. den Kontakt(en) und dem Kontaktgehäuse möglich ist.
Der Bewegungsgrad und die dabei aufzubringende Kraft kann durch
die Höhe
der Elastizität
des Halteelements geeignet eingestellt werden.
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Demgemäß kann der
Kontakt außerhalb
des den Kontaktfuß bildenden
Bereichs also frei in einer den Kontakt umgebenen Kontaktkammer
angeordnet sein, so dass der Kontakt durch seitlich wirkende Kräfte bewegt
und an die Wände
der Kontaktkammer gedrückt
werden kann, welche den Stellweg begrenzen. Die Größe der Kontaktkammer
ist vorzugsweise so gewählt,
dass eine gute Kontaktierung zwischen den verschiedenen Kontakten
der Steckverbinder (Stecker und Steckdose) hergestellt werden kann.
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Um
einen einfachen Herstellungsprozess zu ermöglichen, kann das Halteelement
durch ein in das Halteelement eingespritztes oder an das Halteelement
angespritztes Kunststoffteil an dem Kontaktgehäuse festgelegt sein, wobei
es vorteilhaft ist, wenn das Kunststoffteil des Halteelements zumindest
teilweise umgibt und somit die Grenzen seiner Verformung definiert.
Durch das Umspritzen des Halteelements wird das Halteelement zur
Sicherung Fixierung des in dem Halteelement angeordneten Kontakts
stabilisiert.
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Hierzu
ist es besonders vorteilhaft, wenn das ein- oder angespritzte Kunststoffteil
selbst das Kompaktgehäuse
bildet, indem das gesamte Kontaktgehäuse an das Halteelement angespritzt
ist. Vorzugsweise kann das Kontaktgehäuse auch gleich das (Außen-)Gehäuse des
Steckverbinders sein, so dass der gesamte Steckverbinder durch Umspritzen
des Halteelements in einem einzigen Spritzgussgang herstellbar ist.
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Damit
das Halteelement den umschlossenen Kontakt auch sicher hält, weist
das Halteelement vorzugsweise eine den Kontakt in axialer Richtung
fixierende Verzahnung auf, wobei das Halteelement vorzugsweise einen
Wulst bzw. Vorsprung hat, welcher in einer Ausnehmung bzw. Vertiefung
des Halteelements eingreift. Dabei kann das Halteelement aufgrund
seiner Elastizität
auf den Kontakt insbesondere von der Seite des Kontaktfußes her
aufschiebbar sein, bis der Wulst des Halteelements in die Ausnehmung
des Kontaktes eingreift. Die Verzahnung kann zusätzlich oder alternativ auch
daraus bestehen, dass das Halteelement einen Anschlag aufweist,
der sich an einem fußseitigen
Ende des Kontaktes in axialer Richtung an diesem abstützt. Hierdurch
werden beim Zusammenfügen
einer Steckverbindung in axialer Richtung auftretende Kräfte abgefangen,
insbesondere wenn das Halteelement fest in dem Kontaktgehäuse beispielsweise
durch aufgespritzten Kunststoff fixiert ist.
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Damit
das Halteelement den Kontakt sicher halten kann und gleichzeitig
im Kontaktierungsbereich zu den Kontakten anderer Steckverbinder
die gewünschte
Bewegungsfreiheit bietet, umschließt das Halteelement den Kontakt
vorzugsweise im Bereich seines Kontaktfußes, wobei eine Kabeldurchführung für die den
Kontakt elektrisch anschließende Leitung
des Kabels vorgesehen ist. Dabei entspricht der kabelseitig über den
Kontaktfuß des
Kontaktes vorstehende Bereich des Halteelements vorzugsweise der
Hälfte
bis einem Viertel, insbesondere etwa einem Drittel der axialen Länge des
gesamten Halteelements. Wie sich herausgestellt hat, wird durch
eine derartige Ausbildung des Halteelements eine optimale Federeigenschaft
der Kontakte in axialer Richtung bei gleichzeitig ausreichend sicherer
Fixierung erreicht.
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Um
andererseits das Halteelement insbesondere in der axialen Steckrichtung
der Kontakte sicher in dem Kontaktgehäuse zu fixieren, kann das Halteelement
auf der dem Kontaktgehäuse
zugewandten Seite mindestens eine Vertiefung und/oder einen Vorsprung
aufweisen. Derartige als Vertiefungen oder Vorsprünge ausgebildete
Fixierelemente legen das Halteelement nach dem Umspritzen mit Kunststoff
in dem Kontaktgehäuse
in axialer Richtung sicher fest, indem sie das Halteelement stabilisieren.
Dazu sind die Vertiefungen beispielsweise als radial umlaufende
Rillen und/oder die Vorsprünge
als radiale Erhebungen auf der Mantelfläche des Halteelements ausgebildet.
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In
einer alternativen Ausführungsform
des vorbeschriebenen elektrischen Steckverbinders können das
Halteelement und das Kompaktgehäuse
sowie gegebenenfalls das (Außen-)Gehäuse des Steckverbinders
einteilig aus einem weichelastischen Kunststoff ausgebildet sein.
Diese alternative Ausführungsform
mit einteilig ausgebildeten Halteelement und Kontaktgehäuse stellt
einen in der Praxis oft tragbaren Kompromiss zwischen gewünschter Flexibilität der Kontakte
und ausreichender Gehäusesteifigkeit
dar, der eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des elektrischen
Steckverbinders in einem einzigen Spritzgussverfahren ermöglicht.
In Weiterbildung der oben beschriebenen Ausführungsform können jedoch
das Halteelement und das Kontaktgehäuse bzw. das gesamte Gehäuse des
Steckverbinders zweiteilig aus weichelastischem Material ausgebildet
sein, wobei die Elastizität des
Halteelements vorzugsweise höher
ist als die Elastizität
des Gehäuses.
So sind die in dem Halteelement gehaltenen Kontakte mit geringem
Kraftaufwand gegenüber
dem Gehäuse
bewegbar, welches bei dieser geringen Kraftaufwendung formstabil bleibt.
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Ein
in dem elektrischen Steckverbinder vorgesehener Kontakt kann vorzugsweise
ein federelastisches Element aufweisen. Beispielsweise können alle
Kontakte gleich ausgebildet sein und alle ein federelastisches Element
aufweisen, so dass die mechanischen Eigenschaften der in dem Steckverbinder
vorhandenen Kontakte alle vergleichbar sind. Es sind jedoch auch
Ausführungen
des erfindungsgemäßen Steckverbinders
mit unterschiedlichen Kontakten möglich. Dies bietet sich beispielsweise
dann an, wenn bestimmte Kontakte aus Sicherheits- oder sonstigen
Gründen
fest fixiert sein müssen
und andere Kontakte relativ zu diesen Kontakten beweglich auszubilden
sind, um die auftretende Steckkraft zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß kann ein
Kontakt des elektrischen Steckverbinders als Kontakthülse ausgebildet
sein, wobei vorzugsweise alle Kontakte des Steckver binders als Kontakthülse ausgebildet
sind. In diesem Fall können
die elastischen Eigenschaften beim Einstecken von Kontaktpins besonders
vorteilhaft genutzt werden. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Konzept
jedoch auch einsetzbar, wenn die Kontakte als Kontaktestifte ausgebildet sind.
Alternativ können
zwei zueinander passende Steckverbinder (Stecker und Steckdose bzw.
Adapter) jeweils Kontaktestifte und Kontakthülsen aufweisen, wobei einer
der beiden Kontakttypen, vorzugsweise die Kontakthülse, eine
erfindungsgemäße schwimmende
Lagerung aufweist.
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Ferner
kann an dem Gehäuse
des Steckverbinders kabelseitig eine Knickschutztülle angespritzt sein,
welche ein scharfes Abknicken des aus dem Gehäuse bzw. Kontaktgehäuse des
Steckverbinders austretenden Kabels verhindert und gleichzeitig
als Zugentlastung dienen kann, indem die Knickschutztülle unmittelbar
auf den Kabelmantel aufgespritzt ist und zumindest schwach elastische
Eigenschaften aufweist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten
Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung, auch unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
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Es
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Steckverbinder und
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2 eine
dreidimensionale Ansicht des Steckverbinders gemäß 1.
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Der
in 1 dargestellte elektrische Steckverbinder ist
als Stecker 1 ausgebildet, der ein Kontaktgehäuse 2 aufweist,
welches mit dem Außengehäuse des
Steckers 1 identisch ist. In dem Stecker 1 sind
insgesamt sieben elektrische Kontakte 3 vorgesehen, wobei
ein zentraler Kontakt 3 von sechs auf einem mit dem zentralen
Kontakt 3 konzentrischen Kreis in gleichem Umfangsabstand
angeordneten Kontakten 3 umgeben ist (vgl. 2).
Von den insgesamt sieben Kontakten 3 sind in 1 drei
Kontakte 3 dargestellt.
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Im
Bereich des Kontaktfußes 4 jeden
Kontaktes 3 ist eine Leitung 5 eines Kabels 6 elektrisch leitend
mit dem Kontakt 3 beispielsweise durch eine Crimpverbindung
verbunden. Die Kontakte 3 sind durch ein erfindungsgemäß elastisches
Halteelement 7 in dem Kontaktgehäuse 2 festgelegt.
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Dazu
ist das Halteelement 7 als den Kontaktfuß 4 eines
jeden Kontaktes 3 umgebende Manschette ausgebildet, welche
die einzige Verbindung zwischen dem Kontakt 3 und dem Kontaktgehäuse 2 herstellt.
Im Übrigen
ist der Kontakt 3 außerhalb
des den Kontaktfuß 4 bildenden
Bereichs also frei in einer den Kontakt 3 umgebenden Kontaktkammer 8 angeordnet,
in welcher der Kontakt 3 aufgrund seiner schwimmenden Lagerung
in dem Halteelement 7 bewegbar ist. Dadurch kann der als
Kontakthülse
ausgebildete Kontakt 3 bei dem Einstecken eines Kontaktpins
insbesondere in der Findungs- und Einschiebphase in dem durch die
Kontaktkammer 8 definierten Raum frei bewegt werden. Hierdurch
wird die Steckkraft reduziert und mögliche in dem Kontaktgehäuse 2 auftretende
Spannungen aufgrund einer Verkantung zweier Steckverbinder vermieden.
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Die
manschettenartige Halteelement 7 ist dabei derart ausgebildet,
dass es den Kontaktfuß 4 des
Kontaktes 3 vollständig
umschließt
und an dem kabelseitigen Ende des Kontaktes 3 entlang der
Leitung 5 in axialer Richtung über den Kontakt 3 hinaussteht.
Das Halteelement 7 weist eine den Kontakt 3 in axialer
Richtung fixierende Verzahnung 9 auf, die derart ausgebildet
ist, dass das Halteele ment 7 einen in Richtung des Kontaktes 3 vorstehenden
Wulst 10 aufweist, der in eine entsprechende Ausnehmung 11 des
Kontaktes 3 eingreift. Zusätzlich weist das Halteelement 7 einen
Anschlag 12 auf, der sich an dem fußseitigen Ende des Kontaktes 3 in
axialer Richtung abstützt
und die beim Zusammenfügen
einer Steckverbindung in axialer Richtung auftretenden Kräfte abfängt.
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Um
das als elastische Manschette 7 ausgebildete Halteelement
ausreichend zu stabilisieren und in dem Kontaktgehäuse 2 zu
fixieren, weist das Halteelement 7 im Bereich des Wulstes 10 und
des Anschlags 12 angeordnete, radial umlaufende Rillen als
Vertiefungen 13 auf, die bei dem Umgießen der Halteelemente 7 zum
Bilden des Kontaktgehäuses 2 mit
dem festen bzw. festeren Kunststoff des Kontaktgehäuses gefühlt werden
und dadurch die Halteelemente 7 derart stabilisieren, dass
die Verzahnung 9 die radial auftretenden Kräfte beim
Verbinden oder Lösen
einer Steckverbindung abfängt
und verhindert, dass der Kontakt 3 aus dem Kontaktgehäuse 2 herausgezogen
wird bzw. die Verbindung zwischen dem Kontakt 3 und der
Leitung 5 auf Zug belastet wird. Ferner wird das Halteelement 7 selbst
sicher im Kontaktgehäuse 2 festgehalten.
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Jede
der Kontakthülsen 3 weist
an ihren dem Kontaktfuß 4 gegenüberliegenden
offenen Ende ein Federelement 14 auf, durch das in die
Kontakthülse 3 eingeschobene,
nicht dargestellte Kontaktpins federnd fixiert und sicher kontaktiert
werden. Ferner ist kabelseitig an das Kontaktgehäuse anschließend und
vorzugsweise einteilig mit diesem verbunden eine Knickschutztülle 15 vorgesehen,
welche mehrere, jeweils um etwa 90° versetzte halbkreisförmige Schlitze
in ihrem Umfangsrand aufweist vorzugsweise einem zumindest geringfügig elastischem
Material besteht, so dass sie insgesamt biegefähig ist und ein Abknicken des
Kabels 6 am Ausgang des Kontaktgehäuses 2 verhindert.
Die Knickschutztülle 15 ist,
wie insbesondere 1 zu entnehmen, unmittelbar
auf dem Mantel 16 des Kabels 6 aufgespritzt und
wirkt daher zugleich als Zugentlastung für das Kabel 6.
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Der
erfindungsgemäße Steckverbinder 1 kann
daher einfach durch Umspritzen der mit der elastischen Manschette 7 umgebenen
Kontakte 3 mit einem starren oder insbesondere wenig elastischen Kunststoff
hergestellt werden, wobei durch das Umspritzen das Kontaktgehäuse 2,
welches mit dem Außengehäuse des
Steckverbinders 1 identisch ist, in der gewünschten
Form hergestellt werden kann. Damit lässt sich der erfindungsgemäße Steckverbinder 1 einfach
und kostengünstig
herstellen und vermindert gleichzeitig die bei der Steckverbindung
auftretenden Steckkräfte.
Dadurch ist der erfindungsgemäße Steckverbinder 1 besonders
verschleißarm.
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- 1
- Steckverbinder,
Stecker
- 2
- Kontaktgehäuse, Gehäuse des
Steckverbinders
- 3
- Kontakt,
Kontakthülse
- 4
- Kontaktfuß
- 5
- Leitung
- 6
- Kabel
- 7
- Halteelement,
Manschette
- 8
- Kontaktkammer
- 9
- Verzahnung
- 10
- Wulst
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Anschlag
- 13
- Rille,
Vertiefung
- 14
- Federelement
- 15
- Knickschutztülle
- 16
- Mantel