DE2923876C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit hermetisch dicht befestigten Buchsenkontakten.

Bei gebräuchlichen Steckverbindern finden Buchsenkontakte Verwendung, die im wesentlichen aus einem zylindrischen Rohrteil bestehen, das an gegenüberliegenden Seiten längsgeschlitzt ist, so daß zwei langgestreckte Federelemente entstehen. Ein derartiger Buchsenkontakt ist z. B. durch die US-PS 35 64 487 bekannt. In dieser Weise ausgebildete Buchsenkontakte eignen sich nicht für einen hermetisch dichten Steckverbinder, bei dem der Kontaktkörper z. B. durch Glasflußversiegelung oder durch Hartlötung unter Einwirkung von Hitze fest und dicht in den Buchsenkörper eingeschmolzen wird. Durch die Hitzeeinwirkung verlieren die Federelemente die ihnen durch eine Wärmebehandlung verliehene Elastizität. Im allgemeinen sind die Federelemente fester Bestandteil des Kontaktkörpers. Bei einer hermetischen Befestigung im Buchsenkörper besteht keine Möglichkeit, einen im Buchsenbereich beschädigten Kontaktkörper auszutauschen.

Aus der DE-AS 14 90 071 ist eine gasdichte Kontakteinschmelzung für eine elektrische Kupplungsverbindung bekannt, bestehend aus einem Einsatz aus Glas oder ähnlichem Material, aus einer in den Einsatz einschmelzbaren Hülse und aus einem elektrisch gut leitfähigen Kontaktteil, die miteinander verlötbar sind. Man erhält eine zuverlässige gasdichte Verbindung, die jedoch nicht, da die Bestandteile verlötet sind, ohne Angriff auf diese gelöst werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Buchsenkontakt zu schaffen, der sich für eine hermetische Einbettung im Buchsenkörper unter Hitzebehandlung eignet und der bei Beschädigung reparierbar ist.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes auf.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Zweiteilung des Buchsenkontaktes eine unter Hitzeeinwirkung erfolgende hermetische Einbettung gestattet und daß durch die lose aufgeschobene Federbuchse in einfacher Weise ein Auswechseln derselben z. B. bei einer Beschädigung individuell möglich ist.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Steckverbinder gemäß der Erfindung und einen Gegensteckverbinder in teilweiser Schnittdarstellung, die einen Stiftkontakt und einen Buchsenkontakt im Eingriff zeigt,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der in Eingriff befindlichen Kontaktelemente gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des befestigten Teils des Buchsenkontakts gemäß Fig. 1,

Fig. 4 die Stirnansicht des Buchsenkontaktes von Fig. 3,

Fig. 5 die vergrößerte Perspektivdarstellung einer zum Buchsenkontakt der Fig. 3 gehörenden Federhülse,

Fig. 6 einen Steckverbinder in teilweiser Längsschnittdarstellung, bei dem der Buchsenkontakt von Fig. 1 über einen Kontaktstift mit einer Anschlußbuchse verbunden ist, und

Fig. 7 eine vergrößerte Alternativausführung eines Buchsenkontaktes in teilweiser Schnittdarstellung.

Fig. 1 zeigt in teilweiser Schnittdarstellung eine Steckverbindung 10, die aus einem Steckverbinder mit Buchsenkontakten, im weiteren Buchsenteil 12 benannt, und einem Steckverbinder mit Stiftkontakten, im weiteren Steckerteil 14 benannt, besteht. Im zusammengefügten Zustand werden die beiden Teile 12 und 14 über einen Kupplungsring 16 oder äquivalente Mittel zusammengehalten.

Das Gehäuse 18 des Buchsenteils 12 umschließt einen vorderen Buchsenkörper 20, einen rückwärtigen Buchsenkörper 22 und einen das Buchsenteil nach außen abschließenden Scheibenkörper 24 aus isolierendem Material. Vornehmlich bestehen die Körper 20, 22 und 24 aus einem keramischen Werkstoff, wie z. B. aus 94%igem bis 96%igem Aluminiumoxyd. Das Gehäuse 18 hat inwendig einen erhabenen Ringflansch 26. Der vordere Buchsenkörper 20 ist am Ende mit einem ringförmigen Absatz 28 versehen, der der Breite und dem Durchmesser des Ringflansches 26 entspricht. Im mon­ tierten Zustand liegt der vordere Buchsenkörper 20 mit der durch den Absatz 28 gebildeten ringförmigen Schulter 30 am Ringflansch 26 an und wird auswechselbar durch einen Spreng­ ring 32 gehalten, der in eine Ringnut 34 nahe der Vorderkante des Gehäuses 18 greift. Der rückwärtige Buchsenkörper 22 liegt mit seiner Stirnfläche 36 an der Gegenseite des Ringflansches 26 an, wobei er gleichzeitig plan an der Rückseite des vorde­ ren Buchsenkörpers 20 anliegt.

Vornehmlich der rückwärtige Buchsenkörper 22 ist luftdicht mit dem Gehäuse 18 verbunden. Eine derartige Abdichtung wird durch einen Metallring 38 erreicht, der aus einem Zylinderteil 40 und einem aufgelöteten Ring 42 besteht, der in enger Pas­ sung in eine Ringnut 44 im Innern des Gehäuses 18 greift. Der Metallring 38 ist an der Vorderkante des Zylinderteils 40 mit einem nach innen gerichteten Ringflansch 45 versehen, der durch einen Ring aus Lötmaterial 46 dicht mit der Rück­ fläche des rückwärtigen Buchsenkörpers 22 verbunden ist.

Hinter der Ringnut 44 ist der Innendurchmesser des Gehäuses 18 auf einen etwas größeren Durchmesser erweitert, wodurch sich ein ringförmiger Absatz 48 ergibt. An diesem Absatz liegt der Scheibenkörper 24 an und wird in dieser Lage durch einen Sprengring 50 gehalten.

Das Gehäuse 52 des Steckerteils 14 umschließt einen vorderen Steckerkörper 20 a, einen rückwärtigen Steckerkörper 22 a und einen Scheibenkörper 24 a. Diese sind in genau der gleichen Art angeordnet und gehalten, wie es zuvor in Verbindung mit dem Buchsenteil 12 beschrieben wurde.

Der Steckverbinder 10 enthält eine Vielzahl Buchsenkontakte 54 und Stiftkontakte 56, von denen in Fig. 1 aus Übersicht­ lichkeitsgründen nur ein Paar dargestellt ist.

Wie am besten der vergrößerten Darstellung von Fig. 2 zu ent­ nehmen ist, hat der Buchsenkontakt 54 einem zylindrischen Kon­ taktkörper 58, der in einer Bohrung 60 im rückwärtigen Buch­ senkörper 22 montiert ist, die letztere von der Stirnseite 36 zur Rückseite 62 durchsetzt. In Ausrichtung auf die Bohrung 60 ist der vordere Buchsenkörper 20 mit einem Durchgangsloch 64 versehen. Der Kontaktkörper 58 hat am vorderen Ende ein ver­ stärktes Kopfteil 66, das aus der Stirnfläche 36 in das Durch­ gangsloch 64 im vorderen Buchsenkörper hineinragt. Eine flexib­ le Metallhülse 67 ist fest in einem erweiterten Teil 68 der Bohrung 60 angeordnet, die sich zur Stirnseite 36 hin öffnet und in eine konzentrische Ausnehmung 69 größeren Durchmessers übergeht. Die Metallhülse 67 umgibt den zylindrischen Kon­ taktkörper 58. Die Hülse 67 ist vorne wie hinten zur Mitte hin eingezogen, so daß ein Front- und ein Rückflansch 70 bzw. 72 entsteht. Über den Frontflansch 70 ist die Hülse 67 mit dem Kopfteil 66 des Kontaktkörpers 58 durch eine Lötverbin­ dung 74 fest verbunden. Die in den erweiterten Teil 68 der Bohrung 60 ragende Metallhülse 67 ist durch eine Lötverbin­ dung 76 fest und luftdicht mit dem Buchsenkörper 22 verbunden. Die Lötverbindungen 74 und 76 gewährleisten eine hermetische Abdichtung zwischen dem Buchsenkontakt 54 und dem rückwärti­ gen Buchsenkörper 22. Wie Fig. 2 erkennen läßt, ist der Kon­ taktkörper 58 lose in der Bohrung 60 geführt. Da die Hülse 67 am einen Ende mit dem Kontaktkörper in Verbindung steht und in einem gewissen Abstand davon mit dem Buchsenkörper 22 in Ver­ bindung steht und da die Hülse 67 aus flexiblem Metall besteht, ist der Buchsenkontakt 54 im begrenzten Umfang beweglich. Da­ durch besteht die Möglichkeit einer flexiblen Ausrichtung auf den zugehörigen Stiftkontakt, wenn Buchsen- und Steckerteil 12 und 14 zusammengefügt werden.

Wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, ist das Kopfteil 66 des Kontaktkörpers 58 mit einer halbrunden, schalenförmigen Kontaktlippe 80 versehen, die sich koaxial zur Längsachse er­ streckt. Auf diese Kontaktlippe 80 ist im montierten Zustand eine Federhülse 82 gemäß Fig. 5 aufgeschoben (Fig. 2). Die­ se Federhülse 82 kann die in Fig. 5 gezeigte, an sich bekann­ te Form haben.

Der untere Teil 84 der Federhülse 82 ist halb-zylinderförmig mit Innenmaßen, die exakt der gewölbten Außenfläche 85 der Kontaktlippe 80 entspricht, so daß die Federhülse 82 im mon­ tierten Zustand mit dem Teil 84 eng an der Kontaktlippe 80 an­ liegt. Das Teil 84 der Federhülse 82 geht in schräg nach innen geneigte Federblätter 86 über, die dort beginnen, wo das halb­ rund der Kontaktlippe 80 aufhört. Der Wölbungsradius der In­ nenfläche 88 der Kontaktlippe entspricht genau dem des Stift­ kontaktes 56. Wird bei aufgeschobener Federhülse 82 ein Stiftkontakt 56 in den zugehörigen Buchsenkontakt 54 einge­ führt, so werden die Federblätter 86 der Federhülse 82 aus­ einandergedrückt, wodurch der Stiftkontakt 56 unter Feder­ wirkung in enger Anlage an der Innenfläche 88 der Kontakt­ lippe 80 gehalten wird. Die Krafteinwirkung über die Feder­ blätter 86 ist dabei so groß, daß eine ausreichend große Haftreibung zwischen dem Stiftkontakt 56 und der Kontakt­ lippe 80 des Kontaktkörpers 58 besteht.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Buchsenkontakten, bei denen die Federhülsen durch einen Haltering am Buchsenkörper in ihrer vorbestimmten Lage gesichert werden, kann auf derarti­ ge Ringe verzichtet werden, so daß sich die Federhülse 82 frei auf der Kontaktlippe 80 in Längsrichtung bewegen kann.

Gemäß Fig. 2 ist das Durchgangsloch 64 im vorderen Buchsen­ körper 20 auf eine Bohrung 92 mit kleinerem Durchmesser abge­ setzt, die von außen durch eine Senkung 90 trichterförmig auf­ geweitet ist. Durch diese Bohrung 92 wird der Stiftkontakt 56 in das Buchsenteil eingeführt. Die Senkung 90 dient zum leich­ teren Einführen des Stiftkontaktes, die auf den Durchmesser des Stiftkontaktes bemessene Bohrung 92 dient zum Vorzentrie­ ren und zum Schutz die Federhülse 82 vor einer Beschädigung, die leicht auftreten kann, wenn ein Kontaktstift durch zu viel Spiel nicht in der vorgesehenen Weise auf die Federhülse 82 trifft. Gleichzeitig bewirkt die Anordnung, daß die Federhül­ se austauschbar auf der Kontaktlippe 80 gehalten wird. Ein Austausch erfolgt in der Weise, daß der Sprengring 32 gelöst wird und der vordere Buchsenkörper 20 nach vorne abgezogen wird. Dadurch wird der Buchsenkontakt 54 im vorderen Teil zu­ gänglich, so daß die Federhülse 82 durch einfaches Abziehen von der Kontaktlippe 80 und Aufstecken einer neuen in einfa­ cher Weise ausgewechselt werden kann. Dabei bleibt die Unver­ sehrtheit der Abdichtung zwischen dem Kontaktkörper 58 und dem hinteren Buchsenkörper 22 gewährleistet. Die Auswechsel­ barkeit der Federhülse 82 hat weiterhin den Vorteil, daß bei einer nur teilweisen Belegung eines Steckverbinders die Fe­ derhülsen 82 der nicht verwendeten Steckverbindungen entfernt werden können, wodurch sich die Kraft zum In- und Außerein­ griffbringen der beiden Steckverbinderteile minimieren läßt, ohne daß der hermetische Abschluß dadurch beeinflußt wird. Weiterhin können Federhülsen 82 mit unterschiedlicher Feder­ spannung verwendet werden, wodurch die Möglichkeit einer An­ passung der Verbindungsstelle an eine Forderung nach Vibra­ tionsfestigkeit, Wärmekriechfestigkeit usw. besteht.

Die den einzelnen Buchsenkontakten zugeordneten Leitungen 94 können in direkter leitender Verbindung mit dem freien Ende 96 des jeweiligen Buchsenkontaktes 54 stehen, die aus dem rückwärtigen Buchsenkörper nach hinten herausstehen. Fig. 6 zeigt jedoch eine andere Lösung, die eine gemeinsame Steck­ verbindung aller Leitungen mit den zugehörigen Buchsenkontak­ ten vorsieht. Zu diesem Zweck ist gemäß Fig. 1 und 6 der Scheibenkörper 24 mit einer Vielzahl von Bohrungen 101 durch­ setzt, die mit den Bohrungen 60 im vorderen Buchsenkörper 20 fluchten. Jede dieser Bohrungen ist mit einer Anschlußbuchse 98 versehen, die gemäß Fig. 6 zum Anschluß einer Leitung 94 ausgebildet ist. Das vordere Ende der Anschlußbuchse 98 ist wie der Buchsenkontakt 54 ausgebildet, indem in gleicher Weise eine halbrunde, schalenförmige Kontaktlippe 80 a vorgesehen ist, auf die eine entsprechende Federhülse 82 a aufgeschoben ist. Dementsprechend ist das freie Ende 96 des Buchsenkontaktes 54 wie der Stiftkontakt 56 ausgebildet, nur mit dem Unterschied, daß der Kontaktstift 100 auf einen kleineren Durchmesser ab­ gesetzt ist, so daß eine ringförmige Anschlagfläche 102 ent­ steht, die im zusammengefügten Zustand die auswechselbare Federhülse 82 a in ihrer axialen Lage sichert. Die Anschluß­ buchse 98 hat einen Ringflansch 104, mit dem die Buchse an ei­ ner ringförmigen Anschlagfläche 106 im Scheibenkörper 24 an­ liegt, die konzentrisch zur Bohrung 101 in den Scheibenkör­ per 24 eingelassen ist und als rückwärtige Anlage für die Anschlußbuchse 98 dient.

Wie bereits erwähnt, ist der Scheibenkörper 24 mit einer glei­ chen Anzahl Anschlußbuchsen 98 versehen, wie Buchsenkontakte 54 im zugehörigen Buchsenkörper 22 vorhanden sind. Der Schei­ benkörper 24 dient zur Halterung und exakten Ausrichtung der Anschlußbuchsen 98, so daß diese individuell oder gemeinsam auf die als Kontaktstifte 100 ausgebildeten freien Enden 96 der im rückwärtigen Buchsenkörper 22 befestigten Buchsenkon­ takte aufsteckbar sind. Diese Anordnung gewährleistet auch bei starkem Vibrationsfluß eine gute elektrische Verbindung.

Es sei besonders erwähnt, daß die Anschlußbuchsen 98 im Schei­ benkörper 24 ohne Abdichtung gelagert sind. Demzufolge kann jede Anschlußbuchse 98 bei demontiertem Scheibenkörper 24 nach vorne herausgezogen werden. Im Bedarfsfall kann eine beschädig­ te Federhülse 82 a in gleicher Weise ausgewechselt werden, wie es in Verbindung mit dem Buchsenkontakt 54 zuvor beschrieben worden ist.

Die Ausbildung des Steckerteils 14 ist weitgehend identisch mit der des vorbeschriebenen Buchsenteils 12. Die Stiftkontak­ te 56 sind im entsprechenden rückwärtigen Steckerkörper 22 a in gleicher Weise hermetisch abgedichtet wie die Buchsenkontak­ te 54 im Steckerkörper 22. In weiterer Übereinstimmung ist der Scheibenkörper 24 a mit entsprechenden Anschlußbuchsen 98 a be­ stückt. Somit besteht der Unterschied zwischen dem Buchsenteil 12 und dem Steckerteil 14 nur in der abweichenden Ausbildung der Buchsen- und Stiftkontakte 54 und 56.

Bei dem vorbeschriebenen Beispiel bestehen die Buchsenkörper 20, 22, 20 a und 22 a aus einem keramischen Werkstoff. Die Kon­ taktkörper sind durch Verlöten hermetisch befestigt. Es ist selbstverständlich, daß die Buchsenkörper auch aus einem an­ deren Material bestehen können, in die die Kontaktkörper unter Anwendung einer anderen Abdichtungsmethode hermetisch befestigt sind. So können die Buchsenkörper z. B. aus einem Plastik-Werk­ stoff bestehen, in die die Kontaktkörper unter Verwendung ei­ nes geeigneten Epoxidharzes eingegossen sind. Eine andere Mög­ lichkeit der hermetischen Abdichtung besteht durch Eingießen der Kontaktkörper in Glasfluß. Dieses setzt aber voraus, daß die Buchsenkörper 22 und 22 a aus Metall bestehen. Die Funk­ tionsfähigkeit der vorbeschriebenen Steckverbindung ist nicht an eine abgedichtete Befestigung der Kontaktkörper gebunden.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführung eines Buchsenkontaktes. Der Buchsenkörper 112 besteht aus Plastik-Material. Er hat eine im hinteren Teil stufenförmig auf einen größeren Durchmesser abgesetzte Bohrung 116, die den Buchsenkörper 112 von der Stirnfläche 118 bis zur Rückseite 120 durchsetzt. In diese Bohrung ist ein Buchsenkontakt 110 eingesetzt, der diese mit seinem zylindrischen Schaft 114 weitgehend ausfüllt bzw. im Bedarfsfall über diesen mit dem Buchsenkörper 112 hermetisch verbunden ist. Der Schaft 114 hat am vorderen Ende einen stufenförmig abgesetzten Zylinder­ ansatz 122, der mit einer halbrunden, schalenförmigen Kontakt­ lippe 108 versehen ist, die äquivalent der Kontaktlippe 80 von Fig. 3 ist. Auf diese Kontaktlippe 108 ist eine Federhülse 124 aufgeschoben, die ihrerseits identisch ist mit der Federhülse 82 von Fig. 5. Statt eines vorderen Buchsenkörpers, wie er bei der beschriebenen Ausführung vorgesehen ist und der dazu dient, die Federhülse in ihrer axialen Bewegungsfreiheit zu beschränken, ist im vorliegenden Fall eine Überwurfkappe 126 vorgesehen, die die Federhülse 124 schützend umgibt und auf den Zylinderansatz 122 aufgeschoben ist. Die Kappe 126 ist vor­ ne offen und der Rand 128 nach innen eingerollt, so daß einer­ seits eine verjüngte Öffnung entsprechend dem Durchmesser des zugehörigen Stiftkontaktes entsteht und andererseits eine Begrenzung der Axialbewegung der Federhülse 124 sicherge­ stellt ist.

Wie bei der zuerst beschriebenen Ausführung, kann auch in diesem Fall eine beschädigte Federhülse 124 ausgewechselt werden oder im Bedarfsfall gegen eine mit anderer Federcha­ rakteristik oder von unterschiedlicher Größe getauscht wer­ den. In diesen Fällen ist lediglich die Kappe 126 abzuzie­ hen, die Federhülse 124 auszuwechseln und die Kappe 126 wie­ der aufzustecken. Zur Führung der Überwurfkappe 126 kann ein vorderer Buchsenkörper vorgesehen werden. Dadurch wird ver­ mieden, daß die Kappe 126 übermäßig stark seitlich weggebogen werden kann, wodurch eine Beschädigung der hermetischen Ab­ dichtung zwischen dem zylindrischen Schaft 114 und dem Buch­ senkörper 112 auftreten kann.

Im Bedarfsfall kann die Anschlußbuchse 98 gemäß Fig. 6 durch einen Buchsenkontakt 110 mit Überwurfkappe 126 entsprechend Fig. 7 ersetzt werden.

Claims (6)

1. Elektrischer Steckverbinder mit hermetisch dicht befestigten Buchsenkontakten (54, 110), dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsenkontakte (54, 110) im Eingriffsbereich der Stiftkontakte (56) eines komplementären Gegensteckverbinders jeweils mit einer schalenförmigen Kontaktlippe (80, 108) versehen sind, daß die Buchsenkontakte (54, 110) zumindest mit diesen Kontaktlippen aus dem sie haltenden Körper des Buchsenteils herausragen, daß auf die Kontaktlippen (80, 108) längsgeschlitzte Federhülsen (82, 124) lose aufgesteckt sind und daß wiederlösbare Mittel (vorderer Buchsenkörper 20, Überwurfkappe 126) vorgesehen sind, die die Kontaktlipen (80, 108) mit den aufgesteckten Federhülsen (82, 124) kammerartig umschließen und die axiale Beweglichkeit der Federhülsen (82, 124) auf die Länge der Kontaktlippen (80, 108) beschränken.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wiederlösbaren Mittel in Ausrichtung auf die Längsachse der Kontaktlippen (80, 108) mit Zentrieröffnungen (Bohrung 92, Rand 128) in der Größenordnung des Stiftkontaktdurchmessers des Gegensteckverbinders versehen sind.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlippen (80, 108) einen halbkreisförmigen Querschnitt haben, daß der Radius der Innenwandung gleich dem Halbmesser des aufzunehmenden Stiftkontaktes (56) ist, daß die Federhülsen (82, 124) im unteren Teil 84 dem Außenradius der Kontaktlippen (80, 108) entsprechend halbkreisförmig gewölbt sind und daß an diese Wölbung beidseits nach innen geneigte Federblätter (86) anschließen, deren Ecken leicht nach außen gebogen sind.

4. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsenkontakte (54, 110) in einem rückwärtigen Buchsenkörper (22) hermetisch dicht gelagert sind, an den sich in Steckrichtung ein vorderer Buchsenkörper (20) und entgegen der Steckrichtung ein nach außen abschließender Scheibenkörper (24) anschließt, und daß diese Körper lösbar zueinander angeordnet sind.

5. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hermetisch dichte Lagerung der Buchsenkontakte (54, 110) im rückwärtigen Buchsenkörper (22) über mit ihm hermetisch dicht verbundene elastische Hülsen (67) erfolgt.

6. Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsenkontakte (54) mit ihrem freien Ende (96) nach hinten aus dem rückwärtigen Buchsenkörper (22) herausragen sowie Kontaktstifte (100) bilden und daß der zugehörige Scheibenkörper (24) mit auf die Kontaktstifte ausgerichteten Bohrungen (101) versehen ist, in denen auswechselbare gelagerte Anschlußbuchsen (98) angeordnet sind.