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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einem Kontaktträger aus
Isolierstoff und darin in Kontaktträger aufgenommenen Kontaktelementen,
die jeweils einen im Kontaktträger angeordneten
Anschlussabschnitt mit einer schraubenlosen Anschlussklemme für einen
Leiter und einen aus dem Kontaktträger austretenden Kontaktabschnitt
aufweisen, insbesondere Rundsteckverbinder mit koaxial angeordneten
Kontaktelementen und axial in diese einmündenden Leitern, entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Rundsteckverbinder
zeichnen sich dadurch aus, dass in ihrem Kontaktträger eine
Anzahl von sich koaxial zum Kontaktträger, also koaxial zur Längsmittelachse
des Steckverbinders, erstreckende längliche Kontaktelemente angeordnet
sind. Die abisolierten Leiterenden der Leiter werden in den Anschlussabschnitt
des jeweiligen Kontaktelements eingesteckt, wobei die Steckrichtung
und auch die Richtung der in den Steckverbinder eingeführten Leitungen
gleichfalls koaxial gerichtet sind.
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Herkömmliche
Rundsteckverbinder weisen Kontakte mit Schraubanschlussklemmen auf.
Sowohl die Kontaktelemente als auch die Schraubanschlussklemmen
sind relativ aufwendig aus dem vollen Material herausgearbeitet.
Schraubklemmen haben außerdem
den Nachteil, dass die Leiterklemmschrauben leicht verloren gehen
können,
wodurch ein Steckverbinder unbrauchbar wird.
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Aus
DE 197 08 663 C1 ist
ein als Rundsteckverbinder ausgestalteter Kabelsteckverbinder bekannt,
der über
Kontaktelemente mit schraubenlosen Anschlussklemmen nach der Schneidklemmtechnik verfügt. Hierzu
ist an jedem Kontaktelement ein Schneidklemmteil als separates Teil
vorgesehen, welches mit einer Kontaktplatte quer zur Achse der Kabelader
eine Ausnehmung des anschlussseitigen Endteils des Steckkontaktteils
durchsetzt. Dabei ist die Anordnung im übrigen so getroffen, dass das Schneidklemmteil
in einer Vorverrastposition unverlierbar im Steckkontaktteil angeordnet
ist. Nach dem Abmanteln des Endabschnitts eines Kabels werden die
isolierten Einzeladern in die Anschlussenden der Kontakte eingeführt und
sodann die jeweiligen Schneidklemmteile mittels eines zangenförmigen Werkzeuges
aus ihrer Vorverrastposition in die Kontakt-Sollposition verschoben,
in der die Schneidklemmgabel die Isolierumhüllung des jeweiligen Leiters
durchtrennt und in dessen Einzelader einschneidet.
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Der
Kabelsteckverbinder entsprechend
DE 197 08 663 C1 ist gegenüber dem
vorbekannten Steckverbinder mit schraubbaren Anschlussklemmen vorteilhaft,
da die benötigten
Bauteile der Kontaktelemente als relativ einfache Stanz-Biege-Teile ausgeführt sein
können.
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Abgesehen
von der erforderlichen Zweiteiligkeit eines jeden Kontaktelements
besteht hier vor allem der Nachteil, dass der Kabelsteckverbinder
aufgrund der angewandten Schneidklemmtechnik nur zum Anschluss von
biegesteifen Kabeladern, also Einzeladern, jedoch nicht für Leiter
mit Litzenseelen verwendet werden kann.
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Hier
setzt die vorliegende Erfindung ein. Ihr liegt im wesentlichen die
Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder der eingangs
als bekannt vorausgesetzten Art unter Berücksichtigung eines einfachen
Aufbaus zum Anschluss beliebiger Leiter nutzbar zu machen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und ist demzufolge
dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussabschnitt jedes Kontaktelements
eine Federzunge und dieser gegenüber
ein Widerlagerabschnitt ausbildet, gegen den die Federzunge vorgespannt ist,
und dass der Federzunge ein Steuerglied zugeordnet ist, über das
die Federzunge mittels eines Hilfswerkzeugs vom Widerlagerabschnitt
abhebbar und dadurch der Anschlussabschnitt zum Einführen oder
Entfernen eines Leiters zu öffnen
ist.
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Diese
Lösung
bietet einige erhebliche Vorteile. Zum einen kann das Kontaktelement
insgesamt aus einem einteiligen und einstückigen Bauteil bestehen. Zum
Leiteranschluss sind weder Schrauben noch besondere, d.h. separate
Klemm- und/oder Schneidelemente erforderlich.
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Wesentlich
ist, dass nicht der Leiter die vom Anschlussabschnitt des Kontaktelements
ausgebildete schraubenlose Anschlussklemme selbst öffnen muss,
sondern dass sie zum Einführen
(wie auch zum Entfernen) eines Leiters mittels eines Hilfswerkzeugs
zu öffnen
ist. Daher können
ohne weiteres auch biegeschlaffe Leiter mechanisch und elektrisch sicher
an den Kontaktelementen angeschlossen werden. Dadurch, dass die
Anschlussklemme mittels eines Hilfswerkzeugs geöffnet wird, lassen sich außerdem hohe
Leiterklemmkräfte
realisieren. Deshalb können
die Kontaktelemente des erfindungsgemäßen Steckverbinders Federzungen
mit hohen Rückstellkräften aufweisen.
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Das
Hilfswerkzeug kann z.B. ein Schraubendreher oder ähnliches
Werkzeug sein, welches beim Anschluss von Leitern an den Steckverbinder
eingesetzt wird. Es kann aber auch daran gedacht sein, ein Hilfswerkzeug
oder mehrere nach Art von Stempeln auszuführen, so dass der Leiteranschluss
in eine automatische Konfektionierung eingebunden werden könnte.
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Bezüglich der
Federzunge besteht ein vorteilhaftes Merkmal darin, dass sie an
einen mittleren Kontaktschnitt, mit dem das Kontaktelement im Kontaktträger verankert
ist, angebunden ist und sich annähernd
koaxial zum Kontaktabschnitt des Kontaktelements, jedoch in entgegengesetzte
Richtung von diesem weg erstreckt. Die führt zu einem relativ schlanken
und dünnen
Kontaktelement.
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In
Sinne elektrisch zuverlässiger
Leiterklemmkräfte
ist es von Vorteil, wenn ein freier Endabschnitt der Federzunge
als Kontaktplatte ausgebildet ist, die z.B. eine Litze großflächig und
somit besonders sicher kontaktieren kann.
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Das
Steuerglied kann gemäß weiterer
Ausgestaltung ein einstückigstoffschlüssiger Bestandteil der
Federzunge und es kann der Kontaktplatte zugeordnet sein.
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Eine
besondere Lösung
besteht diesbezüglich
darin, dass das Steuerglied als an der Kontaktplatte angeformte,
mit einer Steuerfläche
zum Angriff des Hilfswerkzeugs versehene Lasche ausgebildet ist.
Damit wirken die vom Hilfswerkzeug eingeleiteten Kräfte unmittelbar
im Leiterklemmbereich.
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Die
Steuerfläche
des Steuerglieds kann derart ausgebildet und/oder angeordnet sein,
dass die Federzunge durch Bewegen des Hilfswerkzeugs im wesentlichen
parallel zu ihrer Längsrichtung
vom Widerlager abhebt, wozu das Steuerglied, seitlich an der Kontaktplatte
angebunden, als etwa rechtwinklig aus dessen Ebene heraus abgebogene
Lasche ausgebildet ist. Dies ermöglicht
es, im Kontaktträger
neben den Kontaktkanälen
jeweils einen weiteren, im wesentlichen parallel verlaufenden Kanal
zum Einführen
des Hilfswerkzeugs anzuordnen und das Steuerglied in diesen Kanal
und mit seiner Steuerfläche
in die Bewegungsbahn des Hilfswerkzeugs hinein ragen zu lassen.
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Der
Widerlagerabschnitt des Kontaktelements kann eine der Kontaktplatte
des Federabschnitts gegenüberliegende
Kontaktplatte ausbilden, an der eine etwa rechtwinklig aus dessen
Ebene heraus abgebogene Lasche als Leiteranschlag ausgebildet ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bilden im abgespreizten
Zustand des Federschenkels die Laschen mit den Kontaktplatten einen insgesamt
etwa röhrchenförmigen Leitereinsteckkanal
aus. Hierdurch wird auf einfache Weise eine sichere Leiterführung im
Anschlussbereich des Kontaktelements garantiert.
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Des
weiteren können
die Kontaktplatten mit Zugentlastungsorganen versehen sein, die
z.B. von einen Leiter im wesentlichen wellenförmig zwischen sich fassenden
Ausprägungen
der Kontaktplatten gebildet sein können.
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Der
Steckverbinder kann schließlich
so ausgeführt
sein, dass dem Kontaktträger
ein mit diesem verrastbares sowie Kanäle zum Eingriff der Anschlussabschnitte
der Kontaktelemente aufweisendes Deckelelement zugeordnet ist. Dieses
Deckelelement stellt gewissermaßen
eine Erweiterung des Kontaktträgers
dar, denn der Kontaktträger
und das mit ihm verrastete Deckelelement hält die Kontaktelemente im wesentlichen
formschlüssig
am Platz.
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Wie
eingangs schon erwähnt,
besteht ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes in einer Ausführung, die
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kontaktelemente einschließlich ihrer
Anschlussabschnitte aus einstückigen
Stanz-Biege-Teilen bestehen.
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Zusammenfassend
stellt die Erfindung einen elektrischen Steckverbinder zur Verfügung, der über einfach
herzustellende und ausgebildete Kontaktelemente verfügt, an die
sich abisolierte Leiterenden üblicher
Artseien es Einzeldrähte
oder Litzen – elektrisch
und mechanisch besonders sicher anschließen lassen.
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Im übrigen versteht
sich die Erfindung am besten anhand der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen. Darin zeigen:
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1 eine schematische Explosionsdarstellung
eines als Rundsteckverbinder ausgeführten elektrischen Steckverbinders,
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2a und 2b zwei perspektivische Darstellungen
eines als Stiftstecker ausgebildeten Kontaktelements aus zwei verschiedenen
Blickrichtungen,
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3a und 3b zwei perspektivische Darstellungen
aus verschiedenen Blickwinkeln eines Kontaktelements, dessen Kontaktabschnitte
als weibliche Steckhülsen
ausgebildet sind,
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4a einen Längsschnitt
durch den Anschlussabschnitt eines Kontaktelements mit geschlossenem
Kontaktabschnitt in perspektivischer Darstellung,
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4b eine entsprechende Darstellung,
jedoch mit geöffnetem
Anschlussabschnitt,
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5 einen Längsschnitt
durch einen elektrischen Steckverbinder ohne angeschlossene Leiter und
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6 einen Längsschnitt
durch einen elektrischen Steckverbinder mit einem zum Leiteranschluss
vorbereiteten Kontaktelement sowie mit einem angeschlossenen Leiter.
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1 zeigt wesentliche Teile
eines insgesamt mit 10 bezeichneten elektrischen Steckverbinder. 11 bezeichnet
einen aus Isolierstoff bestehenden, insbesondere spritzgegossenen
Kontaktträger zur
Aufnahme von Kontaktelementen 12, von denen in 1 nur zwei dargestellt sind.
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Sodann
ist in 1 noch ein sogenannter Deckel 13 zu
sehen, der, nachdem die Kontaktelemente 12 in die im Isolierkörper 11 vorgesehenen Kontaktkanäle 14 eingeführt sind,
mit dem Kontaktträger 11 verrastet
wird. Hierzu besitzt der Deckel 13 federzungenartige Rastelemente 15 und
eine Codiernase 16 zur positionsgerechten Zuordnung zum
Kontaktträger 11.
Da sich die Kontaktelemente 12 sowohl innerhalb des eigentlichen
Kontaktträgers 11 als auch
in den Deckel 13 hinein erstrecken, ist dieser als Bestandteil
des Kontaktträgers 11 aufzufassen.
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Nach
den 2a und 2b umfasst ein Kontaktelement 12 mehrere
Funktionsabschnitte. Etwa in der Mitte des schlanken, langgestreckten
Kontaktelements 12 befindet sich ein Kontaktabschnitt 17 mit
einer ausgeklinkten und ausgestellten Widerlagerzunge 18 zur
Verankerung des Kontaktelements 12 im Kontaktkanal 14 des
Kontaktträgers 11.
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An
den mittleren Abschnitt 17 schließt in einstückig-stoffschlüssiger Ausführung ein
Kontaktabschnitt 19 an, der bei der Ausführung nach
den 2a und 2b als männlicher Steckerstift 20 und
bei der Ausführung
nach den 3a und 3b als weibliche Kontakthülse 21 ausgebildet
ist.
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Der
in den 2a und 2b dargestellte Steckerstift 20 ist
durch Stanzen und einen anschließenden Rolliervorgang aus einem
ebenen Blechzuschnitt erzeugt. Man erkennt in den Fig. die Mantellinie 22,
an der die Längsränder des
gerollten Zuschnitts aneinander stoßen.
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Auf
der dem Kontaktabschnitt 19 abgewandten Seite des mittleren
Abschnitts 17 ist der sogenannte Anschlussabschnitt 23 des
Kontaktelements 12 ausgebildet. Dieser Anschlussabschnitt 23 umfasst
eine schmale, längliche
Federzunge 24, die im Bereich einer mit 25 bezeichneten
Querlinie, die auch als Materialschwächung ausgeführt sein
kann, an dem mittleren Abschnitt 17 angebunden ist.
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Der
Federschenkel 24 mündet
in einem freien Endabschnitt 26, der nachfolgend auch als
Kontaktplatte bezeichnet wird. Diese Kontaktplatte 26 liegt
unter Wirkung der dem Federschenkel 24 immanenten Federkraft
gegen einen Widerlagerabschnitt 27 an, dessen Endbereich
ebenfalls eine plattenförmige
Konfiguration hat und deshalb hier auch als Kontaktplatte 27 bezeichnet
wird. Diese Kontaktplatte 27 liegt – wie die 2a und 2b deutlich
zeigen – der
Kontaktplatte 26 des Federschenkels 24 direkt gegenüber, so
dass die Kontaktplatte 26 die Kontaktplatte 27 federnd
beaufschlagen kann.
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An
einer Seitenkante 29 der Kontaktplatte 28 des
Widerlagerschenkels 27 ist eine mit 30 bezeichnete
Lasche etwa um 90° hochgebogen.
Diese Lasche 30 dient als seitlicher Begrenzungsanschlag
für einen
in Richtung des Pfeils 31 einzuführenden Leiter und zu dessen
seitlicher Führung.
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Ein
weiteres wesentliches Merkmal besteht in einem mit 32 bezeichneten
Steuerglied, mit dessen Hilfe der Anschlussabschnitt 23 zur
Leiterbestückung geöffnet werden
kann. Zu diesem Zweck ist die Kon taktplatte 26 der Federzunge 24 von
der Kontaktplatte 28 des Widerlagerabschnitts 27 abzuheben.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht das Steuerglied 32 aus einer Lasche 33,
die als seitliche Erweiterung der Kontaktplatte 26 längs einer mit 34 bezeichneten
Linie an dieser angebunden und sodann um etwa 90° abgewinkelt ist.
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Die
Anbindelinie 34 liegt der Anbindelinie 29 gegenüber, und
die Richtungen der Abwinklungen der Lasche 33 und der Lasche 30 sind
gegenläufig. Dadurch
entsteht ein in sich fast geschlossener, etwa rechteckiger Hohlraum,
in den der Leiter in Leitereinsteckrichtung 31 allseitig
geschützt
eingeführt
werden kann.
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Zur
Steuerung des Steuergliedes 32 dient eine Steuerfläche 35,
die als Schräg-
oder Gleitfläche an
ihr ausgebildet ist. Wie man sich vorstellen kann, bewirkt eine
etwa in Richtung des zum Pfeil 31 parallelen Pfeiles 36 gerichtete
Kraft eine Steuerung des Steuergliedes 32 bezüglich 2b nach oben, also im Öffnungssinn
des Anschlussabschnitts 23 mit der Folge, dass die Kontaktplatte 26 der
Federzunge 24 von der Kontaktplatte 28 des Widerlagerabschnitts 27 abgehoben
wird. Den Zustand des geöffneten
Anschlussabschnitts 23 zeigt beispielsweise 3b.
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3b zeigt außerdem mit 37 bezeichnete Verformungen
oder Eindrückungen,
die gegebenenfalls im Verein mit ähnlichen, vorzugsweise dazu
versetzten Verformungen im Bereich der Kontaktplatte 28 zusammenwirken
und im geschlossenen Zustand der Anschlussklemme eine Zugentlastung
für den darin
befindlichen Leiter ausbilden, der leicht wellenförmig verbogen
wird. Dies zeigen die 4a und 4b noch einmal besonders.
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Die 3a und 3b lassen außerdem erkennen, dass die dortigen
Kontaktabschnitte 19 dadurch zu Kontakthülsen bzw.
Röhrchenkontakten
ausgebildet sind, dass insgesamt vier sich längserstreckende Streifen 38 zu
einem im Querschnitt etwa quadratischen Hohlkörper ausgebildet sind.
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Die 5 und 6 veranschaulichen die Anordnung der
zuvor beschriebenen Kontaktelemente 12 in den Isolierteilen
eines Steckverbinders 10.
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In 5 sind drei Kontaktelemente
im Kontaktträger 11 zu
sehen und auch, wie sie teilweise innerhalb des mit dem Kontaktträger 11 rastverbundenen
Deckels angeordnet sind.
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5 zeigt auch, dass im Bereich
des dem Kontaktträger 11 zugeordneten
Deckels 13 Kontaktkanäle 38 vorhanden
sind. Neben jedem Kontaktkanal 38 befindet sich ein weiterer,
parallel ausgerichteter Kanal 39, in den von der Seite
her das jeweilige Steuerglied 32 eines Kontaktelements 12 derart
hinein greift, dass seine Steuerfläche 35 in die Bewegungsbahn
eines nicht dargestellten Hilfswerkzeuges ragt, wenn dieses in Richtung
des Pfeiles 36 in Längsrichtung
des Kanals 39 vorgeschoben wird.
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6 zeigt in der rechten Hälfte einen
mittels eines auch hier nicht dargestellten Öffnungswerkzeuges geöffneten
Kontakt, in den nun ein abisoliertes Leiterende in Richtung des
Pfeiles 31 eingeführt
werden kann. In der linken Hälfte
von 6 ist ein mit einem
Leiter 40 bestücktes
Kontaktelement 12 veranschaulicht.
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Da
die Richtung 36, in der das Hilfswerkzeug geführt wird,
mit der Leitereinsteckrichtung 31 und auch mit der Bestückungsrichtung
für das
Einsetzen eines Kontaktelements 12 in den Kontaktträger 11 übereinstimmt,
ließe
sich das Öffnen
der Anschlussabschnitte 23 eines jeden Kontaktelements 12 auch von
einem maschinellen bzw. maschinell geführten Hilfswerkzeug bewerkstelligen.
Dies könnte
eine automatische Konfektionierung eines Steckverbinders 10 mit
daran anzuschließenden
Leitern erleichtern bzw. automatisieren.