DE202016100095U1

DE202016100095U1 - Radialkontaktbuchse

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Publication number: DE202016100095U1
Application number: DE202016100095.5U
Authority: DE
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2026-01-13
Also published as: WO2017121564A1; CN108370113A; EP3391475A1; US20190267739A1; JP2018537826A; US10446963B2; US10535943B2; CN108475867A; US10587065B2; EP3403297A1; WO2017102534A1; DE102015122303B3; JP2019502242A; EP3403297B1; US20190027853A1; JP6917377B2; US20190036260A1

Abstract

Elektrische Steckverbinderbuchse (1) umfassend eine zylindrische Buchsenhülse (2), wobei die Buchsenhülse (2) mit einem Aufnahmeraum (20) ausgebildet ist, in dem ein zylinderförmiger Lamellenkäfig (3) mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kontaktlamellen (31) eingeschoben ist, wobei der Lamellenkäfig (3) über einen ersten und zweiten endseitige umlaufenden Bundsteg (32a, 32b) verfügt zwischen denen die Kontaktlamellen (31) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkäfig (3) an dem einen (ersten) Ende zumindest axial und bevorzugt auch drehfest in der Buchsenhülse (2) eingespannt und/oder befestigt ist und an dem anderen (zweiten) gegenüberliegenden Ende eine axiale und drehbare Gleitlagerung gegenüber der Buchsenhülse (2) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbinderbuchse, welche als Radialkontaktbuchse ausgestaltet ist und mehrere Längskontaktelemente zur Kontaktierung eines korrespondierenden Steckerstiftes sowie eine die Längskontaktelemente umgebende Hülse aufweist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Steckverbinderbuchse geformten mit mehreren Längskontaktelementen zur Kontaktierung eines korrespondierenden Steckers und mit einer die Längskontaktelemente umgebenden Buchsenhülse.
In der US 2002/0187686 A1 wird eine Buchse gezeigt mit einem T-förmigen Anschluss sowie die Fertigung eines Lamellenkontaktes, bestehend aus einem Lamellenkäfig und einem gerollten Kontakthalter, die auf komplexe Art und Weise und unter Zuhilfenahme verschiedener Hilfsmittel in einer Art ”Sanduhrform” verdreht werden.
Ebenfalls wird in der US 4,657,335 eine Buchse beschrieben, die durch eine relativ-rotatorische Bewegung der Enden eines Lamellenkäfigs in eine Hülse ausgebildet wird. Zur Festlegung des Lamellenkäfigs in der Hülse werden an den jeweiligen Enden der Hülse Ringe übergestülpt.
Die US 2003/0068931 A1 zeigt eine elektrische Steckverbinderbuchse umfassend eine im wesentlichen zylindrische Buchsenhülse, die an ihren stirnseitigen Enden mit Ausnehmungen versehen ist, um ein hyperbolisch gedrehten Lamellenkäfig mit seinen Anschlusszungen an bzw. in diesen Ausnehmungen zu befestigen.
Aus der DE 10 2011 105 821 B4 ist ferner eine elektrische Steckverbinderbuchse bekannt mit einer zylindrischen Buchsenhülse, wobei die Buchsenhülse mit einem Aufnahmeraum, in dem ein hyperbolisch gedrehter Lamellenkäfig angebracht ist und die Buchsenhülse über eine erste und zweite Stirnfläche verfügt und der Lamellenkäfig mit Anschlusszungen an der ersten und zweiten Stirnfläche der Buchsenhülse mit dieser formschlüssig verbunden ist und dass in dem Übergangsbereich zwischen der Buchsenhülse und der Anschlusszunge Durchbrüche angebracht sind und dass wenigstens eine der Anschlusszungen des Lamellenkäfigs durch einen der Durchbrüche hindurchragt.
Die im Stand der Technik bekannten Lösungen weisen allesamt den Nachteil auf, dass die Fertigung sehr aufwendig ist, insbesondere auch die geometrischen Abmessungen von Hülsen, endseitigen Hülsen und Lamellenkäfigen aufeinander abgestimmt sein müssen. Fertigungsbedingt kommt es zu einem Toleranzfeld, was erhebliche praktische Probleme aufwirft. Regelmäßig müssen Hochpräzisionsrohre eingesetzt werden, da jeweils das Innenrohr des Lamellenkäfigs in die Rohrform der umgebenen Hülse passen muss und ggf. die umgebene Hülse wiederum in eine weitere Hülsenaufnahme eingebracht werden muss und dort befestigt werden muss.
Regelmäßig besteht auch ein Problem darin, dass ein Tordieren des Lamellenkäfigs in der Hülse erfolgt, so dass zwischen der Hülse und dem Lamellenkäfig Haltevorrichtungen geschaffen werden müssen, um einerseits den Käfig drehwirksam in der Hülse festzulegen und andererseits mit einem Werkzeug in den Käfig einzugreifen, um diesen um seine Mittelachse zu tordieren, so dass sich die Kontaktlamellen im Inneren eingeschnürt werden.
Ein weiteres ganz erhebliches Problem stellen solche Kontaktsysteme dar, bei der ein zylinderförmiges, insbesondere zylinderförmig gerolltes Kontaktgitter an beiden endseitigen Bundstegen in der das Kontaktgitter umgebenden Hülse, befestigt ist und somit beidseitig eingespannt wird.
In der Regel umfassen daher gattungsgemäße Steckverbinderbuchsen ein eingesetztes Kontaktgitter, welches mittels aufwendiger materialschlüssiger Fügeverfahren (wie z. B. Schweißen) mit der Hülse verbunden ist.
Bei einem herkömmlichen und beidseitig angebundenen Kontaktgitter treten in der Anwendung eine Vielzahl von Problemen auf, da das Kontaktsystem mechanisch überbestimmt ist. Dadurch kommt es beim Steckvorgang und im späteren Betrieb durch Vibration, einwirkende Kräfte und thermomechanischen Einwirkungen zu erhöhten Belastungen an beiden Einspannstellen, da der Kontakt, insbesondere nach dem Einstecken eines korrespondierenden Stiftes, so eingespannt ist, dass er keinen der zuvor genannten Kräfte sozusagen ausweichen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine Steckverbinderbuchse wesentlich einfacher und wirtschaftlicher zu fertigen, wobei gleichzeitig die Anzahl der Bauteile reduziert werden soll, aber dennoch eine hohe Stromtragfähigkeit bei hoher Temperaturbelastung gewährleistet ist, insbesondere bei Temperaturen zwischen 150° und 170° und teilweise bei höheren Temperaturen sicher gewährleistet sein muss.
Die Erfindung wird durch eine Steckverbinderbuchse mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie einem Verfahren nach den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst.
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es dabei, den zylinderförmigen Lamellenkäfig nicht wie im Stand der Technik bekannt an beiden Enden einzuspannen, sondern an dem einen (ersten) Ende den Lamellenkäfig zumindest axial und weiter bevorzugt auch drehfest einzuspannen und an dem anderen (zweiten) Ende eine „schwimmende Lagerung” bzw. eine axiale und drehbare Gleitlagerung vorzusehen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lamellenkäfig an seinem zweiten Ende um einen geringen Winkel α drehbar an der den Lamellenkäfig umgebenden Hülse befestigt ist.
Erfindungsgemäß ist demnach eine elektrische Steckverbinderbuchse umfassend eine zylindrische Buchsenhülse vorgesehen, wobei die Buchsenhülse mit einem Aufnahmeraum ausgebildet ist, in dem ein zylinderförmiger Lamellenkäfig mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kontaktlamellen eingeschoben ist, wobei der Lamellenkäfig über einen ersten und zweiten endseitige umlaufenden Bundsteg verfügt zwischen denen die Kontaktlamellen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkäfig an dem einen (ersten) Ende zumindest axial und bevorzugt auch drehfest in der Buchsenhülse eingespannt und/oder befestigt ist und an dem anderen (zweiten) gegenüberliegenden Ende eine axiale und zumindest um einen gewissen Drehwinkel drehbare Gleitlagerung gegenüber der Buchsenhülse vorgesehen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lamellenkäfig mit seinem einen Bundsteg mittels hülsenseitigen Befestigungsmittel an der Innenwand der Buchsenhülse befestigt ist.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Lamellenkäfig mit seinem zweiten Bundsteg an der Innenwand der Buchsenhülse axialbeweglich gleitend gelagert.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn am ersten Bundsteg zwei oder mehrere fensterartige Ausnehmungen oder Öffnungen mit je einer in Axialrichtung A betrachteten Länge L vorgesehen sind, in die an der Innenwand der Buchsenhülse jeweils vorgesehene Auswölbungen einer jeweils nahezu identischen Länge L' eingreifen, so dass dadurch eine axiale Bewegung dieses Bundsteges verhindert wird.
Mit Vorteil kann auch vorgesehen sein, dass am ersten Bundsteg fensterartige Ausnehmungen mit einer quer zur Axialrichtung betrachteten Breite B vorgesehen sind, in die an der Innenwand der Buchsenhülse vorgesehene Auswölbungen einer gleichen oder einer geringeren Breite B' eingreifen. Hierdurch wird die Montage erleichtert und wird weiter gewährleistet, dass eine gewisse Drehlagerung des Bundsteges gegenüber der Buchsenhülse gegeben ist, wobei das Ausmaß der Drehung davon abhängt, je nachdem wie groß die Breitendifferenzen zwischen der Breite B und der Breite B' gewählt wurden. Bevorzugt wird ein Drehwinkelabstand von 2° bis 4° gewählt, so dass ein guter Halt einerseits und eine einfachere Montage andererseits gewährleistet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Befestigungsmittel an der Buchsenhülse als Prägungen im Mantel der Buchsenhülse vorgesehen sind, wobei am Außenmandel der Buchsenhülse Vertiefungen und am Innenmantel der Buchsenhülse hervorstehende Auswölbungen ausgebildet sind. Die Positionen der Auswölbungen werden korrespondierend auf die Positionen der fensterartigen Öffnungen abgestimmt.
Weiter bevorzugt ist es, wenn die Befestigungsmittel als im Wesentlichen quaderförmige Aufwölbungen mit jeweils zwei gegenüberliegenden Längsseitenkanten und jeweils zwei gegenüberliegenden Querseitenkanten ausgebildet sind, so dass definierte Anschläge und Begrenzungskanten zum Lagern des einen Bundstegs vorhanden sind und die fensterartigen Ausnehmungen mit einer dazu korrespondierenden Form ausgebildet werden können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Lamellenkäfigs, kann dieser in seinem zentralen mittigen Abschnitt in Axialrichtung betrachten einen geringeren Durchmesser aufweisen, als der Durchmesser an den Bundestegen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wie zuvor beschriebenen elektrischen Steckverbinderbuchse mit den folgenden Verfahrensschritten:

a. Herstellen eines Kontaktlamellengitters mit zwei endseitigen Bundstegen mit einer Vielzahl von dazwischen verlaufenden parallelen Kontaktlamellen;
b. Einbringen von zwei oder mehreren fensterartigen Öffnungen (an ausgewählten Positionen) in den einen Bundsteg des Kontaktlamellengitters und Überführen des Kontaktlamellengitters in eine zylindrische Form,
c. Bereitstellen einer passend geformten Buchsenhülse mit einem Aufnahmeraum zur Aufnahme des zylindrischen Kontaktlamellengitters und Anbringen von in den Aufnahmeraum hervorstehende Auswölbungen (korrespondierend zu den Positionen der Öffnungen in Schritt b) an dem Innenmantel der Buchsenhülse, vorzugsweise durch Prägen und
d. Einbringen des zylindrischen Kontaktlamellengitters in den Aufnahmeraum derart, dass die Auswölbungen in die fensterartigen Öffnungen eingreifen und den einen Bundsteg festlegen.

Bevorzugt ist es, wenn dabei die Länge L der jeweiligen Öffnungen auf die Länge L' der jeweiligen Auswölbungen so abgestimmt wird, dass der eine Bundsteg in Axialrichtung nicht bewegbar ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen sowie den Figuren und der dazugehörigen Figurenbeschreibung, wobei die Figuren der Zeichnungen folgendes darstellen:
Im Folgenden wird die Erfindung anhand des folgenden Ausführungsbeispiels, das in den 1 und 2 dargestellt ist, näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen weisen dabei auf gleiche funktionelle oder strukturelle Merkmale hin.
Dargestellt ist eine halboffene Schnittansicht einer elektrische Steckverbinderbuchse 1 umfassend eine zylindrische Buchsenhülse 2, wobei die Buchsenhülse 2 mit einem Aufnahmeraum 20 ausgebildet ist, in dem ein zylinderförmiger Lamellenkäfig 3 mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kontaktlamellen 31 eingebracht ist.
Die zylinderförmige und rohrförmige Buchsenhülse 2 weist einen umfangsgeschlossenen Mantel 7 auf und ist an beiden Enden offen.
Der Lamellenkäfig 3 verfügt über einen ersten und zweiten endseitige umlaufenden Bundsteg 32a, 32b zwischen denen eine Vielzahl von Kontaktlamellen 31 verlaufen. Die Kontaktlamellen 31 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander unter Bildung eines Spaltes zwischen je zwei benachbarten Kontaktlamellen 31.
Der Lamellenkäfig 3 ist an dem einen (ersten) Ende zumindest axial und bevorzugt auch drehfest in der Buchsenhülse 2 eingespannt und befestigt und es ist an dem anderen (zweiten) gegenüberliegenden Ende des Lamellenkäfigs 3 eine axiale und drehbare Gleitlagerung gegenüber der Buchsenhülse 2 vorgesehen ist.
Wie in der 1 und 2 ferner ersichtlich ist der Lamellenkäfig 3 mit seinem einen Bundsteg 32a mittels Befestigungsmittel 25 an der Innenwand 23 der Buchsenhülse 2 befestigt. Hierzu sind in Umfangsrichtung drei Befestigungsmittel 25 vorgsehen.
Ferner ist der Lamellenkäfig 3 mit seinem zweiten Bundsteg 32b an der Innenwand 23 der Buchsenhülse 2 axialbeweglich gleitend gelagert und daher bestimmungsgemäß nicht eingespannt. Beim Steckvorgang mit einem nicht dargestellten Steckpin werden die Kontaktlamellen 31 in radialer Richtung verformt, da der Lamellenkäfig 3 in seinem mittigen zentralen Abschnitt eine Einschnürung aufweist und demnach einen geringeren Durchmesser aufweist. Der Kontaktpin weist hierzu einen größeren Durchmesser auf als der Lamellenkäfig 3 in seinem mittigen zentralen Abschnitt. Die einseitige Gleitlagerung des Bundstegs 32b erlaubt eine axiale Bewegung desselben. Da die Auslenkung reversibel ist, kehr der Lamellenkäfig 3 in seine ursprüngliche Form zurück, sobald der Kontaktpin wieder entfernt wurde. Die gleiche Relativbewegung wird bei Erschütterungen, beim thermomechanischen Erhitzen etc. ermöglicht, so dass plastische Verformungen und Schwächungen des Kontaktsystems vermieden werden.
Am ersten Bundsteg 32a sind drei fensterartige Ausnehmungen bzw. Öffnungen 35 vorgesehen, wovon eine in den Ansichten der 1 und 2 erkennbar ist. Die Öffnungen sind je mit einer in Axialrichtung A betrachteten Länge L vorgesehen, in die, die an der Innenwand 23 der Buchsenhülse 2 jeweils vorgesehene Auswölbungen 25 einer jeweils nahezu identischen Länge L' eingreifen, so dass dadurch eine axiale Bewegung dieses Bundsteges 32a verhindert wird.
Die am ersten Bundsteg 32a fensterartigen Ausnehmungen 35 sind ferner mit einer quer zur Axialrichtung A betrachteten Breite B ausgebildet, in die die Auswölbungen 25 einer geringeren Breite B' eingreifen.
Am Außenmandel 24 der Buchsenhülse 2 sind ferner Vertiefungen 26 und gegenüberliegend zu den hervorstehende Auswölbungen 25 im Mantel 7 ausgebildet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2002/0187686 A1 [0003]
US 4657335 [0004]
US 2003/0068931 A1 [0005]
DE 102011105821 B4 [0006]

Claims

Elektrische Steckverbinderbuchse (1) umfassend eine zylindrische Buchsenhülse (2), wobei die Buchsenhülse (2) mit einem Aufnahmeraum (20) ausgebildet ist, in dem ein zylinderförmiger Lamellenkäfig (3) mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kontaktlamellen (31) eingeschoben ist, wobei der Lamellenkäfig (3) über einen ersten und zweiten endseitige umlaufenden Bundsteg (32a, 32b) verfügt zwischen denen die Kontaktlamellen (31) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkäfig (3) an dem einen (ersten) Ende zumindest axial und bevorzugt auch drehfest in der Buchsenhülse (2) eingespannt und/oder befestigt ist und an dem anderen (zweiten) gegenüberliegenden Ende eine axiale und drehbare Gleitlagerung gegenüber der Buchsenhülse (2) vorgesehen ist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkäfig (3) mit seinem einen Bundsteg (32a) mittels Befestigungsmittel (25) an der Innenwand (23) der Buchsenhülse (2) befestigt ist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkäfig (3) mit seinem zweiten Bundsteg (32b) an der Innenwand (23) der Buchsenhülse (2) axialbeweglich gleitend gelagert ist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Bundsteg (32a) zwei oder mehrere fensterartige Ausnehmungen oder Öffnungen (35) mit je einer in Axialrichtung (A) betrachteten Länge L vorgesehen sind, in die an der Innenwand (23) der Buchsenhülse (2) jeweils vorgesehene Auswölbungen (25) einer jeweils nahezu identischen Länge L' eingreifen, so dass dadurch eine axiale Bewegung dieses Bundsteges (32a) verhindert wird.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Bundsteg (32a) fensterartige Ausnehmungen (35) mit einer quer zur Axialrichtung (A) betrachteten Breite B vorgesehen sind, in die an der Innenwand (23) der Buchsenhülse (2) vorgesehene Auswölbungen (25) einer gleichen oder einer geringeren Breite B' eingreifen.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (25) an der Buchsenhülse (2) als Prägungen im Mantel der Buchsenhülse (2) vorgesehen sind, wobei am Außenmandel (24) der Buchsenhülse (2) Vertiefungen (26) und am Innenmantel (23) der Buchsenhülse (2) hervorstehende Auswölbungen (25) ausgebildet sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (25) als im Wesentlichen quaderförmige Aufwölbungen mit jeweils zwei gegenüberliegenden Längsseitenkanten (27) und jeweils zwei gegenüberliegenden Querseitenkanten (28) ausgebildet sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkäfig (3) in einem zentralen mittigen Abschnitt in Axialrichtung (A) betrachten einen geringeren Durchmesser aufweist, als an den Bundestegen (32a, 32b).