DE3611661C1 - Elektrische Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung bestehend aus einem Stift-Kontaktträger und einem Buchsen-Kontaktträger, wobei die Kontaktelemente im jeweiligen Kontaktträgerkörper in spalten- und zeilenweiser Anordnung in mit Rasteinrich­ tungen versehene Ausnehmungen rastend eingesetzt sind, und wobei der Stift-Kontaktträgerkörper mit einem mit Polari­ sierungsstegen versehenen, umlaufenden Kragen versehen ist, in den der entsprechend ausgebildete, blockförmige, die Buchsenkontakte beinhaltende Ansatz dess Buchsen-Kontakt­ trägerkörpers beim Zusammenfügen der beiden Steckverbinder- Hälften eintaucht.

Derartige Steckverbindungen dienen der steck- und trenn­ baren Verbindung zwischen elektrischen Maschinen bzw. Geräten und deren Kabelanschlüssen. Dabei müssen diese in der Industrie (insbesondere im Maschinenbau) verwendeten Steckverbindungen mechanisch stabil und robust ausgebildet sein.

Es ist bekannt, für solche Steckverbindungen in mit Ver­ riegelungsbügeln versehene Gehäuse eingeschraubte Steck­ verbinderhälften vorzusehen, deren Hauptabmessungen und auch elektrische Kennwerte in der einschlägigen Norm DIN 43 652 festgelegt sind.

Diese bekannten Steckverbindungen sind im großen und ganzen zufriedenstellend. Jedoch ist die in diesen Steckverbindungen vorgesehene Anzahl von Kontaktelementen, d. h. Anzahl der an­ schließbaren Leitungen, in vielen Fällen nicht mehr den heutigen Marktansprüchen genügend.

Insbesondere bei den heutzutage immer weiter automatisierten und ausgebauten Maschinen und Geräten ergibt sich die Not­ wendigkeit eine gesteigerte Anzahl von Leitungen anzuschließen, so daß oftmals zwei Steckverbindungen der nach DIN 43 652 ausgebildeten Art (maximale Polzahl 64) nebeneinander vor­ gesehen werden müssen, um die erforderliche Anzahl von Kon­ taktstellen/Leitungsanschlüssen zu erhalten. Dabei sind diese Steckverbindungen zwar robust, aber auch relativ groß ausge­ bildet, so daß beim Einsatz von zwei "parallelen" Steckver­ bindungen ein großer Platzbedarf entsteht.

Bei den bekannten Steckverbindungen ist zur Erzielung einer ausreichenden Spannungsfestigkeit zwischen benachbarten Kontakten vorgesehen, daß jeder zweite Kontakt des Stift- Kontaktträgers mit einem ringförmigen Kragen versehen ist, wobei der Kragen in eine entsprechende Ausnehmung des Buchsen- Kontaktträgers beim Zusammenfügen der Steckverbindungs­ hälften eintaucht.

Dabei ist der Kragen vorgesehen, um die benötigte Kriech­ stromfestigkeit zu erzielen und die Steckverbindung für eine Betriebsspannung von z. B. 250 V∼ verwenden zu können. Aufgrund der Ausbildung der Steckverbindung mit derartigen Kragen bzw. Kragenaufnahmen im Buchsen-Kontaktträgerkörper bei jedem zweiten Kontakt kann der Abstand zwischen den Kontakten jedoch nicht weiter reduziert werden, da der Kragen die z. B. in der DIN 43 652 vorgesehenen Abmessungen nicht unterschreiten darf.

Darüber hinaus ist die Ausbildung der Kragen formtechnisch gesehen aufwendig und erhöht die Kosten der Formwerkzeuge für derartige Steckverbinder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steck­ verbindung der eingangs genannten Art dahingehend auszubil­ den, daß unter Beibehaltung der äußeren Abmessungen und Einbaumaße der bekannte Kontaktträgerkörper die Polzahl wesentlich erhöht wird und wobei gleichzeitig die elektrischen Kennwerte (z. B. Strom-/Spannungsfestigkeit) der Steck­ verbindungen dieser Bauart beibehalten werden sollen.

Dabei soll auch die Ausbildung von Kragen bei den Stift- Kontaktelementen vermieden werden, um eine möglichst plane und formtechnisch einfache Gestaltung der Stift-Kontakt­ träger- bzw. Buchsen-Kontaktträger-Oberfläche zu erlangen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die nach dem Zusammen­ fügen einander gegenüberliegenden Flächen des Ansatzes des Buchsen-Kontaktträgerkörpers und der Bodenfläche des Stift- Kontaktträgerkörpers eben ausgebildet sind,
daß die die Kontaktstifte aufnehmenden Ausnehmungen des Stift-Kontaktträgers an ihrem zur Bodenfläche hinweisenden Ende derart vergrößert sind, daß ein allseitiger Abstand zwischen eingesetztem Kontaktstift und Kontaktträgerkörper-Material vorhanden ist, und
daß die Buchsenkontakte in bezug auf die Oberfläche des Buchsen-Kontaktträgerkörpers zurückliegend angeordnet sind, wobei die die Buchsenkontakte aufnehmenden Ausnehmungen an ihrem zur Oberfläche hinweisenden Ende in der Weise vergrößert sind, daß bei zusammengefügter Steckverbindung ein radialer Abstand zwischen Kontaktstiften und Kontaktträger- Material vorhanden ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß eine Steckverbindung mit den wesentlichen äußeren Abmessungen der bekannten Ausführungen nach DIN 43 652 geschaffen wurde, und somit die Steckvorrichtungs­ hälften in handelsübliche Gehäuse eingesetzt werden können, wobei die Kontaktzahl einer derartigen Steckverbindung ent­ scheidend erhöht wurde. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Steckverbindung werden die nach DIN- bzw. VDE-Bestimmungen geforderten Luft- und Kriechstrecken zwischen benachbarten Kontakten für eine bestimmte Betriebsspannung (z. B. 250 V∼) eingehalten, obwohl die Packungsdichte, d. h. Anzahl der Kon­ takte pro Flächeneinheit wesentlich erhöht wurde.

Ein formtechnischer Vorteil liegt bei der erfindungsgemäßen Steckverbindung darin, daß die Oberflächen der einander gegenüberliegenden Flächen von Stiftkontaktteil und Buchsen­ kontaktteil glatt und eben ausgebildet sind und somit die Herstellungskosten für die Formwerkzeuge des Stift- bzw. Buchsenkontaktträgerkörpers verringert wurden. Schließlich liegt ein weiterer Vorteil darin, daß durch die in bezug auf den Kragen des Stift-Kontaktträgers zurückliegenden Kontaktstifte eine Beschädigung der Kontaktstifte beim Hantieren mit dem Steckverbinder weitgehend verhindert wird, wobei auch beim Zusammenfügen der Steckverbindungs­ hälften zunächst die Polarisations- und Führungseinrichtungen in Eingriff gelangen, somit eine exakte Ausrichtung der Kontaktelemente zueinander bewirkt wird, und erst anschließend die Kontaktstifte in die Kontaktbuchsen eintauchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Aufsicht auf einen Stift-Kontaktträgerkörper,

Fig. 2 die Seitenansicht des Kontaktträgerkörpers gem. Fig. 1,

Fig. 3 die Vorderansicht des Kontaktträgerkörpers gem. Fig. 1,

Fig. 4 die Ansicht des Kontaktträgerkörpers gem. Fig. 3 im Schnitt entlang der Linie 4-4,

Fig. 5 die Aufsicht auf einen Buchsen-Kontaktträgerkörper,

Fig. 6 die Seitenansicht des Kontaktträgerkörpers gem. Fig. 5,

Fig. 7 die Vorderansicht des Kontaktträgerkörpers gem. Fig. 5,

Fig. 8 die Ansicht des Kontaktträgerkörpers gem. Fig. 7 im Schnitt entlang der Linie 8-8, und

Fig. 9 die Ansicht einer aus Stift- und Buchsen-Steck­ verbinder zusammengefügten Steckverbindung.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein mit Stift-Kontaktelementen 1 versehenes Steckerteil 2 dargestellt. Das Steckerteil besteht im wesentlichen aus einem Stift-Kontaktträger­ körper 3 der mit seitlich angesetzten, metallischen Halte­ winkeln 4 versehen ist.

Die Haltewinkel sind mit federnden Kontaktzungen 5 versehen, die seitlich in den Steckbereich des Steckerteils ragen. Weiterhin sind Gewindebohrungen 6 in den Haltewinkeln vorge­ sehen, in die Befestigungsschrauben 7 unverlierbar einge­ setzt sind. Mittels dieser Schrauben kann das Steckerteil in einem hier nicht näher dargestellten, handelsüblichen Gehäuse befestigt werden. Für den Anschluß eines Masse- bzw. Schutzleiters ist am Haltewinkel ein weiterer Schraubenanschluß 8 vorgesehen.

Der Stift-Kontaktträgerkörper 3 ist aus Isoliermaterial her­ gestellt und mit Aufnahme-Ausnehmungen 9 für die Stift-Kon­ taktelemente 1 versehen. Diese Ausnehmungen sind in spalten- und reihenförmiger Anordnung vorgesehen, wobei die gegen­ seitigen Abstände in Längs- und Querrichtung gleich sind. Dabei sind die Abstände L so gewählt, daß im Hinblick auf die einschlägigen Bestimmungen - VDE 0110 - bezüglich einzu­ haltender Luftstrecken zwischen benachbarten Kontaktteilen - für eine Betriebsspannung von z. B. 250 V∼ - ausreichende Luftstrecken zwischen den sich gegenüberliegenden Kontakt­ stift-Oberflächen vorhanden sind.

Weiterhin sind die Ausnehmungen mit Rastschultern 10 ver­ sehen, hinter denen Rastelemente/Rasteinrichtungen 11 der Stift-Kontaktelemente 1 bei deren Einfügen in die Ausneh­ mungen verrasten, so daß die Kontaktelemente sicher im Kontaktträgerkörper 3 gehalten sind. Dabei ragen die stift­ förmigen Enden 12 der Kontaktelemente aus dem Boden 13 des Isolierkörpers nach oben heraus.

Der Stift-Kontaktträgerkörper ist mit einem äußeren, um­ laufenden Kragen 14 versehen, der so hoch bemessen ist, daß er über die Kontaktstifte hinausragt, so daß die Kontakt­ stifte - gegen mechanische Beschädigung geschützt - in dem durch den Kragen begrenzten Innenraum 15 angeordnet sind. Nach innen vorspringende Polarisierungsstege 16 am Kragen dienen dem lagerichtigen Zusammenfügen des Steckers mit einem entspr. Gegenstecker.

Die Bodenfläche 13 des Kontaktträgerkörpers 3, aus der die Enden 12 der Kontaktstifte herausragen, ist im wesentlichen eben und glatt ausgebildet. Zur Erzielung von ausreichenden Kriechstrecken zwischen benachbarten Kontaktteilen ist eben­ falls im Hinblick auf die einschlägigen Bestimmungen VDE 0110 bezüglich der einzuhaltenden bzw. auszubildenden Werte vorgesehen, daß jede der Kontaktaufnahme-Ausnehmungen 9 an ihrem zum Boden hinweisenden Ende 17 vergrößert ausge­ bildet ist. Dabei ist diese Vergrößerung mindestens so groß bemessen, daß hier bei eingesetztem Kontaktstift ein Spalt/Abstand A von mindestens 1 mm zwischen Kontaktstift- Oberfläche und Kontaktträgermaterial vorhanden ist. Dieser Abstand ist notwendig, damit bei Zugrundelegung der Forde­ rungen in VDE 0110 der Spalt bei der Kriechstreckenberech­ nung berücksichtigt werden kann. Die der Kriechstreckenbemessung zugrundezulegende Strecke ist dann die kürzeste Verbindungs­ strecke auf der Materialoberfläche zwischen benachbarten Kontaktteilen, wobei hier dann die Tiefe des vergrößerten Endes 17 der Kontaktaufnahme 9 mit als Kriechstrecke ge­ rechnet werden kann. Durch diese Maßnahme kann die Größe der ausgebildeten Kriechstrecke K _sti leicht durch ent­ sprechende Tiefe der Vergrößerung der Aufnahme-Ausnehmung den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.

Zur besseren Übersichtlichkeit sind in der Darstellung der Fig. 4 nur zwei Stift-Kontaktelemente eingezeichnet. Wie in der Fig. 4 weiterhin dargestellt, sind die Leiteran­ schlußenden der Stift-Kontaktelemente 1 für einen Crimpan­ schluß 18 der anzuschließenden Leiter 19 ausgebildet, wo­ bei die an die Leiter angecrimpten Kontaktelemente von der rückwärtigen Seite 20 des Steckverbinders her in den Kon­ taktträgerkörper einsetzbar sind.

In den Fig. 5 bis 8 ist ein mit Buchsen-Kontaktelementen 21 versehener Steckerteil 22 dargestellt. Auch dieser Steckerteil, der als Gegenstecker für den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Stift-Steckerteil 2 ausgebildet ist, ist aus Isoliermaterial hergestellt und besteht im wesent­ lichen aus einem Buchsen-Kontaktträgerkörper 23 der mit seitlich angesetzten, metallischen Haltewinkeln 24 ver­ sehen ist. Die Haltewinkel enthalten Gewindebohrungen 25, in die Befestigungsschrauben 26 unverlierbar eingesetzt sind. Mittels dieser Schrauben kann der Steckerteil in einem hier nicht näher dargestellten, handelsüb­ lichen Gehäuse befestigt werden. Für den Anschluß eines Masse- bzw. Schutzleiters ist am Haltewinkel ein weiterer Schraubanschluß 27 vorgesehen.

Am Steckerteil 22 ist ein blockförmiger Ansatz 28 ausge­ bildet, der mit Polarisierungsnuten 29 versehen und im übrigen so gestaltet, daß er in den von dem Kragen 14 des Stift-Steckerteils 2 gebildeten Raum 15 formschlüssig eingefügt werden kann. Kontaktzungen 30 der Haltewinkel 24 sind an den Schmalseiten des Ansatzes angeordnet, wobei diese mit den Kontaktzungen 5 beim Zusammenfügen von Stift- und Buchsen-Steckerteil kontaktieren.

Die Oberfläche 31 des Ansatzes 28 ist im wesentlichen glatt und eben ausgebildet. Der Buchsen-Kontaktträgerkörper ist mit Aufnahme-Ausnehmungen 32 für die Buchsen-Kontaktelemente 21 versehen. Wie beim Stift-Steckerteil 2 sind die Ausnehmungen und somit die Buchsen-Kontaktelemente 21 in spalten- und reihenförmiger Anordnung und in den gleichen gegenseitigen Abständen vorgesehen.

Die Ausnehmungen 32 sind mit Rastschultern 33 versehen, hinter denen Rastelemente/Rasteinrichtungen 34 der Buchsen- Kontaktelemente verrasten, so daß die Kontaktelemente sicher im Kontaktträgerkörper 23 gehalten sind.

Dabei sind die Kontaktelemente 21 in bezug auf die Ober­ fläche 31 des Ansatzes 28 des Kontaktträgerkörpers zurück­ liegend angeordnet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß zwischen benachbarten Kontaktteilen (vordere Enden 35 der Kontaktbuchsen) eine ausreichende Kriechstrecke K _Bu ausge­ bildet wird, um die Anforderungen bezüglich der vorzusehenen Strecke gemäß weiter oben genannten VDE-Bestimmungen für eine bestimmte Betriebsspannung zu erfüllen.

Nun kann zwar durch ein entsprechendes Maß des Zurückliegens der Kontaktbuchsen problemlos diese VDE-Vorschrift erfüllt werden, wenn der Buchsen-Kontaktträger-Körper bzw. der Buchsen-Steckerteil für sich allein betrachtet wird. Damit die erforderliche Kriechstrecke jedoch auch bei einer aus Stift- und Buchsen-Steckerteil zusammengefügten Steck­ verbindung 40 - dargestellt in Fig. 9 - vorhanden ist, ist vorgesehen, daß die vorderen Bereiche 36 der Kontakt­ elemente-Aufnahmen des Buchsen-Kontaktträgerkörpers vergrößert ausgebildet sind - und zwar im wesentlichen so groß wie die vergrößerten Enden 17 der Kontaktstift-Aufnahmen des Stift- Kontaktträgerkörpers. Dabei ist dieser Bereich mindestens so groß auszubilden, daß bei in eine Kontaktbuchse eingestecktem Kontaktstift ein radialer Abstand von mindestens 1 mm zwischen Kontaktstiftoberfläche und Isolierkörpermaterial der Ausnehmung vorhanden ist.

Erst durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die erforder­ liche Kriechstrecke auch bei zusammengefügter, betriebs­ mäßiger Steckverbindung vorhanden ist. Ebenso wie bei den Stift-Kontaktelementen sind bei den Buchsen-Kontaktelementen 21 die Leiteranschlußenden für einen Crimpanschluß 37 der anzuschließenden Leiter 38 ausgebildet, wobei die an die Leiter angecrimpten Kontaktelemente von der rückwärtigen Seite 39 des Steckverbinders her in den Kontaktträger­ körper einsetzbar sind.

Claims (3)

1. Elektrische Steckverbindung bestehend aus einem Stift-Kontakt­ trägerkörper und einem Buchsen-Kontaktträgerkörper, wo­ bei die Kontaktelemente im jeweiligen Kontaktträgerkör­ per in spalten- und zeilenweiser Anordnung in mit Rast­ einrichtungen versehene Ausnehmungen rastend eingesetzt sind, und wobei der Stift-Kontaktträgerkörper mit einem mit Polarisierungsstegen versehenen, umlaufenden Kragen versehen ist, in den der entsprechend ausgebildete block­ förmige, in Buchsenkontakte beinhaltende Ansatz des Buchsen-Kontaktträgerkörpers beim Zusammenfügen der beiden Steckverbinder-Hälften eintaucht, dadurch gekennzeichnet,
daß die nach dem Zusammenfügen einander gegenüberliegen­ den Flächen (13, 31) des Ansatzes (28) des Buchsen-Kon­ taktträgerkörpers (23) und der Bodenfläche des Stift- Kontaktträgerkörpers (3) eben ausgebildet sind,
daß die die Kontaktstifte (1) aufnehmenden Ausnehmungen (9) des Stift-Kontaktträgerkörpers (3) an ihrem zur Bodenfläche (13) hinweisenden Ende (17) derart vergrößert sind, daß ein allseitiger Abstand (A) zwischen eingesetztem Kontaktstiftende (12) und Kontakt­ trägerkörper-Material vorhanden ist, und
daß die Buchsenkontakte (21) in bezug auf die Oberfläche (31) des Buchsen-Kontaktträgerkörpers (23) zurückliegend angeordnet sind, wobei die die Buchsenkontakte aufnehmen­ den Ausnehmungen (32) an ihrem zur Oberfläche (31) hinweisenden Ende (36) in der Weise vergrößert sind, daß bei zusammengefügter Steckverbindung (40) ein radialer Abstand zwischen Kontaktstiftende (12) und Kontaktträgerkörper-Material vorhanden ist.

2. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet,
daß die vergrößerte Ausnehmung (17) im Stift-Kontakt­ trägerkörper (3) so groß ausgebildet ist, daß der Ab­ stand (A) zwischen eingesetztem Kontaktstift (12) und Kontaktträgerkörper-Material mindestens 1 mm beträgt, wobei die Tiefe dieser Ausnehmung entsprechend der Länge der vorgegebenen Kriechstrecke ausgebildet ist, und
daß die vergrößerte Ausnehmung (36) im Buchsen-Kontakt­ trägerkörper (23) so groß bemessen ist, daß bei zu­ sammengefügter Steckverbindung (40) der radiale Ab­ stand (A) zwischen Kontaktstiftende (12) und Kontakt­ trägerkörper-Material mindestens 1 mm beträgt und wo­ bei die Tiefe dieser Ausnehmung entsprechend der Länge der vorgegebenen Kriechstrecke ausgebildet ist.

3. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte (1) des Stift-Kontaktträger­ körpers (3) in bezug auf den vorderen Rand des Kragens (14) zurückliegend angeordnet sind.