DE3912189C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzleiterverbindung, die zwischen einem Schutzleiter und einem Metallteil, insbesondere dem Metallgehäuse eines Steckverbinders oder dgl. vorgesehen ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Schutzkontaktelement, welches mit Federmitteln ausgestattet ist, die zur Bildung der Schutzleiterverbindung eingesetzt werden. Die Erfindung bezieht sich schließlich auf einen Steckverbinder unter Verwendung einer solchen Schutzleiter­ verbindung bzw. eines solchen Schutzkontaktelementes.

Steckverbinder und Steckvorrichtungen müssen bei Verwendung von berührbaren Metallteilen, wie z.B. einem Metallgehäuse, derart aufgebaut sein, daß eine Schutzleiterverbindung zwischen einem an einem Schutzkontaktelement angeschlossenen Schutzleiter und dem Metallgehäuse vorgesehen ist.

Beim Stand der Technik wird zu diesem Zweck ein Schutzkontaktelement mit einem integral damit ausgebildeten Federarm verwendet. Dieser Federarm liegt federnd am Innenumfang des Metallgehäuses dann an, wenn der Isolierkörper, in dem das Schutzkontaktelement gehalten ist, in das Metallgehäuse des Steckverbinders eingesetzt ist. Bei dieser Art einer Schutzleiterverbindung ist nachteilig, daß der Kontaktdruck des Federarms von der Lage und Toleranz des Schutzkontaktelements im Isolierkörper, der Toleranz des Metallgehäuses und den Eigenschaften des Isolierstoffs des Isolierkörpers abhängt.

Aus der US 42 61 628 ist ferner eine rüttelsichere Erdverbindung zwischen zwei Steckverbindern bekannt. Zu diesem Zweck wird eine sogenannte Unteranordnung verwendet, die eine Außenhülse in einem Kontakte tragenden Kunststoffeinsatz, sowie ferner ein Erdungsclip mit elastischen Armen aufweist. Der Erdungsclip weist zudem ein Federelement und ein Verriegelungselement auf, welche letzteres zum An- und Abkuppeln der Unteranordnung an einer Gehäusehülse dient. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Erdverbindung zwischen zwei Steckverbindern durch zwei ganz normale Kontakte erreicht. Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik ergibt sich, wie oben bereits erläutert innerhalb eines einzigen Steckverbinders.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und insbesondere eine Schutzleiterverbindung bzw. ein Schutzkontaktelement vorzusehen, bei dem unabhängig vom Zustand und den Eigenschaften des Isolierstoffs des Isolierkörpers und der Toleranz des Metallgehäuses stets eine ungestörte und sichere Schutzleiterverbindung, also eine Verbindung zwischen einem Metallteil des Steckverbinders und dem Schutzleiter besteht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Schutz­ leiterverbindung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen vor. Weiterhin sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe ein Schutzkontaktelement bzw. einen Steckverbinder, und zwar insbesondere einen Rundsteckverbinder vor, wobei die in den Ansprüchen genannten Merkmale vorhanden sind. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich auch aus den Unteransprüchen. Die erfindungsgemäßen Federmittel über ihre Federkraft unabhängig von einer Abstützung aus.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Steckverbinder gemäß dem Stand der Technik zusammen mit einem Schutzkontaktelement gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Einzelheit aus Richtung des Pfeiles 2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Rundsteckverbinder gemäß der Erfindung in Rückansicht, d. h. von rechts in Fig. 4;

Fig. 4 einen Schnitt längs Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Ansicht aus Richtung des Pfeils 5 in Fig. 4;

Fig. 6 eine Rückansicht der erfindungsgemäßen Federmittel in der Form einer Ringfeder;

Fig. 7 einen Schnitt längs Linie 7-7 in Fig. 6.

Fig. 8 eine Rückansicht ähnlich Fig. 6 von einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel;

Fig. 9 eine Ansicht von links in Fig. 8;

Fig. 10 eine Rückansicht ähnlich Fig. 8, wobei hier ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt ist;

Fig. 11 eine Seitenansicht von links in Fig. 10;

Fig. 12 eine Rückansicht ähnlich Fig. 10, wobei hier ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt ist;

Fig. 13 eine Seitenansicht von links in Fig. 12;

Fig. 14 eine Rückansicht wie die Fig. 12 von einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Fig. 15 eine Rückansicht von links in Fig. 14.

Fig. 16 bis 18 ein weiteres Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Federmittel sowie deren Abstützung an Bauteilen des Steckverbinders;

Fig. 19 eine schematische Darstellung, welche die Herstellung eines bevorzugten Schutzkontaktelements veranschaulicht.

Fig. 20 und 21 Federquerschnitte.

Zunächst sei anhand der Fig. 1 und 2 ein Steckverbinder 1 gemäß dem Stand der Technik beschrieben. Der Steckverbinder 1 ist ein Rundsteckverbinder und besitzt ein berührbares Metallteil in der Form eines Metallgehäuses 3. In einer Axialbohrung 12 des Metallgehäuses 3 ist ein Isolierkörper 4 von links her eingesetzt. Ein Haltering 5 ist auf ein Außengewinde des Metallgehäuses 3 unter Zwischenlage einer Dichtung 6 aufgeschraubt, um den Isolierkörper im Metallgehäuse 3 zu halten. Im Isolierkörper 4 sind Öffnungen in der Form von Schlitzen 11 ausgebildet, in die mehrere Kontaktelemente 8 eingesetzt sind. In einen Schlitz 11 ist ein Schutzkontaktelement 10 eingesetzt, welches, wie schematisch gezeigt, an seinem Anschlußteil 17 mit einem Schutzleiter 7 verbunden ist.

Aus dem parallel zur Längsachse 14 des Steckverbinders ver­ laufenden Schutzkontaktelement 10 ist ein Federarm 18 herausgebogen, der eine Kontaktnase 21 bildet und mit dieser federnd an einer Kontaktfläche 20 am Innenumfang des Metall­ gehäuses 3 anliegt.

Das Metallgehäuse 3 bildet an seinem dem Ring 5 entgegen­ gesetzt liegenden Ende ein Außengewinde 13 zur Mithilfe bei einer Befestigung an einem weiteren Bauteil, beispielsweise einer Gerätewand. Der Isolierkörper 4 bildet noch in etwa im Bereich des Außengewindes 13 eine mit 23 bezeichnete Ringwand.

Bei der bekannten, in Fig. 1 gezeigten Schutzleiterverbindung bildet der Federarm 18 eine Schwachstelle insofern, als nur so lange eine sichere Kontaktgabe zwischen Federarm 18 und Metallgehäuse 3 gewährleistet ist, als sich der Federarm 18 unter Ausnutzung des Schutzkontaktelements 10 selbst sicher am Isolierkörper 4 abstützen kann.

In den Fig. 3 bis 5 ist ein Steckverbinder gemäß der Erfindung mit einer erfindungsgemäßen Schutzleiterverbindung darge­ stellt, und in den Fig. 6 und 7 ist ein erfindungsgemäßes Schutzkontaktelement gezeigt, welches eine sichere Schutz­ leiterverbindung gewährleistet.

Der erfindungsgemäße Steckverbinder 30 - vgl. dazu insbeson­ dere Fig. 4 - weist ähnlich wie der bekannte Steckverbinder 1 ein Metallgehäuse 3, einen Isolierkörper 4, einen Haltering 5 sowie im Kontakt- bzw. Isolierkörper 4 untergebrachte Kontakt­ elemente 8 auf. Eine Dichtung 6 sowie eine hier mit 37 bezeichnete Ringwand und eine Axialbohrung 12 sind ähnlich wie beim Steckverbinder 1 auch beim Steckverbinder 30 vorhanden.

Gemäß der Erfindung wird hier die Schutzleiterverbindung, d.h. also die Verbindung zwischen einem berührbaren Metallteil des Steckverbinders, vorzugsweise dem Metallgehäuse 3, und dem Schutzleiter 7, durch Federmittel besonderer Art sowie ein Kontaktteil 31 (insgesamt also durch ein neuartiges Schutzkontaktelement 29) gebildet.

Zunächst sei anhand der Fig. 6 und 7 auf eine erfindungsgemäße Ausbildung der Federmittel 33 sowie des erfindungsgemäßen Schutzkontaktelements 29 eingegangen, bevor die spezielle Lage der Federmittel 33 im Steckverbinder 30 erläutert sei.

Das Schutzkontaktelement 29 ist hier in der Form eines Kontaktmessers dargestellt und umfaßt den bereits erwähnten Kontaktteil 31 am einen Ende sowie ein Anschlußteil 32 für den Schutzleiter 7 am anderen Ende. Die Längsachse des Schutzkontaktelements 29 ist mit 28 bezeichnet. Benachbart zum Anschlußteil 32 ist am Schutzkontaktelement 29 eine Ringfeder (Federmittel) 33 angeordnet und zwar vorzugsweise befestigt. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch Schweißen, wie dies bei 58 angedeutet ist. Die Federmittel 33 können beispielsweise auch durch angebrachte Schlaufen gehalten sein.

Die Ringfeder 33 besitzt eine verhältnismäßig geringe Dicke 64, aber eine verhältnismäßig große Federbreite 36, um so den notwendigen Querschnitt für die Schutzleiterverbindung sicherzustellen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Dicke 64 etwa nur 1/4 der Dicke 65 des Schutzkontakt­ elements 31 und die Breite 36 ist beispielsweise die zwanzigfache Dicke 64.

Die Ringfeder 33 bildet vorzugsweise zwei Federarme 61 und 62. Vorzugsweise sind die Federarme 61 und 62, wie gezeigt, einstückig ausgebildet, wobei zwischen den Federarmen 61, 62 ein U-Teil 54 gebildet wird, welches zur Befestigung am Schutzkontaktelement 31 dient. Das U-Teil 54 weist zwei Seitenwände 55, 56 sowie eine Bodenwand 57 auf. Die Bodenwand 57 ist am Kontaktteil 31 an der mit 57 bezeichneten Befestigungsstelle befestigt. Dadurch wird die Federwirkung verbessert. Insbesondere wird durch das "U" - das ansonsten auch ein doppelter Steg sein könnte - der Abstand zwischen der Lage des Kontaktteils 31 und dem Metallteil 3 überbrückt.

Die beiden Federarme 61 und 62 haben jeweils Enden 45 bzw. 47, die mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind und erst beim federnden Einbau in das Metallgehäuse 3 aufeinander zu bewegt werden.

Die im ganzen kreiszylindrische Ringfeder 33 erstreckt sich mit ihrer Außenwand im wesentlichen parallel zur Längsachse 28 und bildet mehrere Kontaktnasen. Vorzugsweise sind drei Kontaktnasen 47, 48, 49 vorgesehen, die vorzugsweise über die gesamte Federbreite 36 hinweg verlaufen, wiederum parallel zur Längsachse 28. Die Kontaktnasen 47, 48, 49 liegen auf Verlängerungen von mit 51, 52 und 53 bezeichneten Radien des Kreises 50. Die Radien haben vorzugsweise in etwa gleiche Winkelabstände Alpha, Beta und Gamma.

Fig. 4 zeigt wie das erfindungsgemäße Schutzkontaktelement 29 der Fig. 6 und 7 in den erfindungsgemäßen Steckverbinder 30 eingesetzt ist. Man erkennt, daß die durch einen Blechstreifen 60 gebildete Ringfeder 33 auf einer kleinen von einer Ringausnehmung des Isolierkörpers 4 gebildeten Ringauflagefläche 38 aufsitzt und gegen die Innenoberfläche 35 des Metallgehäuses 3 gedrückt ist, wobei die Ringfeder 33 sozusagen freitragend wirkt, d.h. selbst dann, wenn der Isolierstoff des Isolierkörpers 4 nicht mehr vorhanden wäre (beispielsweise im Brandfall) bliebe die Schutzleiter­ verbindung zwischen dem Schutzleiter 7 und dem Metallgehäuse 3 und speziell auch zwischen dem Schutzkontaktelement 29 und dem Metallgehäuse 3 erhalten.

Man erkennt, daß die Ringfeder 33 in Radialrichtung nur wenig Platz benötigt und so die Abmessungen des Rundsteckverbinders 30 nicht verändert.

Anhand der Fig. 8 bis 19 seien im folgenden bevorzugte Aus­ gestaltungen der Erfindung erläutert.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 8 und 9 ist ein Schutzkontaktelement 69 dargestellt, welches aus einem Kon­ taktteil 70 und Federmitteln 71 besteht. Die Federmittel 71 sind hier am Kontaktteil 70 angenietet, wobei im Bereich der Niete die Federmittel 71 verbreitert sind. Die Federmittel 71 haben den in Fig. 20 gezeigten Querschnitt, können aber auch den in Fig. 21 gezeigten Querschnitt besitzen. Ähnliches gilt auch für die anderen Ausführungsbeispiele.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 10 und 11 ist ein Schutzkontaktelement 72 dargestellt, bei dem ein Kontaktteil 73 durch eine Schlaufe gebildet von den Federmitteln 74 gesteckt ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 und 13 ist ein Schutz­ kontaktelement 76 einstückig aus einem Blech herausgestanzt und dann gebogen, wobei Fig. 19 das Blechstanzteil 79 zeigt. Das Schutzkontaktteil 76 weist ein Kontaktelement 77 auf und ferner Federmittel 78. Die beiden Teile 80, 81 gemäß Fig. 19 sind in Fig. 12 aufeinander gebogen und die Teile 82 und 83 sind, wie in Fig. 12 gezeigt, ebenfalls zusammengebogen, um dann im weiteren Verlauf die Federarme 84 und 85 zu bilden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 und 15 zeigt ein Schutz­ kontaktelement 86 ähnlich dem Schutzkontaktelement 76, wobei hier ein etwas anderes Stanzteil als das in Fig. 19 gezeigte verwendet wird und wiederum durch Biegen das fertige Schutz­ kontaktelement 86 erhalten wird, welches einstückig ein Kontaktteil 87 und Federmittel 88 aufweist. Die Fig. 16 bis 18 zeigen für Federmittel 88 in der Form eines Federdrahtes gemäß Fig. 21 die elastische Abstützung eines Kontaktelements innerhalb eines Steckverbinders.

Vorzugsweise kann auch eine Konstruktion, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt, verwendet werden, wobei statt der Niete Punkt­ schweißungen verwendet werden.

Claims (12)

1. Schutzleiterverbindung zwischen einem Metallteil (Metallgehäuse 3) eines Steckverbinders (oder einer Steckvorrichtung) und einem Schutzkontaktelement desselben Steckverbinders unter Verwendung von Federmitteln (Ringfeder 33 in Fig. 3-7), die einerseits am Schutzkontaktelement (10) angeordnet sind und andererseits an dem Metallteil (Metallgehäuse 3) federnd anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (33) freitragend derart ausgebildet sind, daß eine Kontaktierung zwischen den Federmitteln (33) und dem Metallteil (Metallgehäuse 3) selbst dann erhalten bleibt, wenn das Schutzkontaktelement seine Fixierung verliert, und daß die Federmittel (33) einstückig mit dem Schutzkontaktelement (29) ausgebildet sind.

2. Schutzkontaktelement (29) zur Anordnung im Isolierkörper (4) eines Steckverbinders (30) mit einem in den Isolierkörper (4) einsetzbaren Kontaktteil (31) sowie an diesem angeordnete Federmittel (33), welche das Kontaktteil (31) mit einem Metallteil, beispielsweise dem Metallgehäuse (3) des Steckverbinders (30), federnd verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (33) freitragend und fest am Kontaktteil (31) einstückig mit diesem angeordnet sind.

3. Schutzkontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder­ mittel (33) zwei Federarme (61, 62) aufweisen, deren jeder mit einem Ende am Kontaktteil (31) befestigt ist und deren jeder ein freies Ende (44, 45) aufweist.

4. Schutzkontaktelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (33) ihre Kontaktkraft zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem Metallgehäuse (3) in Radialrichtung ausüben.

5. Schutzkontaktelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (33) durch einen Blechstreifen (60) gebildet sind, der kreisförmig gebogen ist und an einer Befestigungsstelle (57) zwischen seinen beiden Enden (44, 45) am Kontaktteil (31) befestigt ist.

6. Schutzkontaktelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstelle (57) vom einen Ende (44) des Blechstreifens (60) einen Abstand von etwa 1/3 des Umfangs besitzt, und daß der Abstand vom anderen Ende (45) etwa 2/3 des Blechstreifen­ umfangs beträgt.

7. Schutzkontaktelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen ein U-förmiges Teil (54) bildet und mit diesem Teil am Kontaktteil (31) befestigt, vorzugsweise angeschweißt ist.

8. Schutzkontaktelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des in etwa kreisförmig gebogenen Blechstreifens etwas größer ist als der Innenumfang des zu kontaktierenden Metallteils (Metallgehäuse 3), so daß der Blechstreifen federnd am Innenumfang des Metallteils anliegt.

9. Schutzkontaktelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen mehrere, vorzugsweise drei mit Umfangsabstand angeordnete Kontaktnasen (47, 48, 49) bildet, die vorzugsweise gegenüber der Kreisform abweichen und die in einer Richtung parallel zur Längsachse (28) des Kontaktteils (31) verlaufen.

10. Schutzkontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel eine Ringfeder (33) bilden, welche sich selbstragend mit ihrem Außenumfang am Innenumfang des Metallgehäuses federnd anlegt.

11. Steckverbinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß im anschlußseitigen Außenumfang des Isolierkörpers eine eine Ringauflagefläche (38) bildende Ausnehmung vorgesehen ist auf die die Federmittel (33) aufsetzbar sind.

12. Steckverbinder gekennzeichnet durch ein Schutzkontaktelement mit einem oder mehreren der Merkmale der vorhergehenden Ansprüche.