DE4104370C2 - Elektrischer Steckverbinder, insbesondere für Sensoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, ins­ besondere für Sensoren gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.

Steckverbinder der eingangs genannten Art sind mehrfach be­ kannt, wobei diese Steckverbinder nach dem male-female Prinzip aufgebaut sind. Durch diese Bauart entstehen notwendigerweise Vertiefungen oder Hohlräume entweder auf der Seite des Steckers oder der Dose. Vielfach werden solche Stecker an Sen­ soren, wie beispielsweise Temperaturfühler, pH-Elektroden und dergleichen fest montiert. Einige solcher Sensoren, wie bei­ spielsweise pH-Elektroden sind sehr hochohmige Signalquellen. An die Isolation der Steckverbinder werden deshalb sehr hohe Anforderungen gestellt. Bei den bekannten Steckverbindern kann nun im geöffneten zustand leicht Wasser oder Feuchtigkeit in die Vertiefungen oder Hohlräume eindringen und den Isolations­ widerstand drastisch verringern, sodass der Sensor funktions­ untauglich wird. Durch die Art der geschilderten Vertiefungen ist eine Reinigung oder Trocknung der Kontakte solcher Steck­ verbinder sehr schwierig. Dies kann bei der Wartung solcher Sensoren, zum Beispiel bei einem Wechsel in rauher Umgebung zu Störungen des Signals führen

Bei einem derartigen bekannten Steckverbinder (DE-OS 23 08 316) stehen die Kontaktstücke des als Stecker ausgebildeten Steckteils verhältnismäßig weit über dessen Stirnseite vor. Dadurch ist der zwischen den vorstehenden Kontaktstücken und der Stirnseite begrenzte Raum für eine Reinigung oder Trocknung nicht gut zugänglich. Als Abschirmung dient eine den Isolierkörper des als Dose ausgebildeten Steckteils umgebende Metallhülse, die im wesentlichen die Form eines Zylinderman­ tels aufweist und über die Kontaktstücke dieses Steckteils axial vorsteht. Dieser vorstehende Teil der Metallhülse dient zum formschlüssigen Eingriff in eine zylindrische Innenfläche einer den Isolierkörper des als Stecker ausgebildeten Steckteils umgebenden Metallhülse, an der aussen ein ringför­ miges Griffteil angeformt ist. Bei dieser Ausgestaltung ist es allerdings schwierig, gleichzeitig eine sichere Kontaktgabe zwischen den beiden Metallhülsen und eine leicht gängige Füh­ rung der zylindrischen Innenfläche der Metallhülse des als Stecker ausgebildeten Steckteils beim Aufstecken auf das vor­ stehende Teil des als Dose ausgebildeten Steckteils zu er­ reichen.

Bei einem anderen bekannten elektrischen Steckverbinder (DE-AS 23 01 798) sind die beiden Steckteile gleich ausgebildet. Die Kontaktstücke beider Steckteile stehen nur geringfügig über die Ebene der Stirnseite des jeweiligen Steckteiles vor. Die Isolierkörper, in denen die Kontaktstücke angeordnet sind, be­ stehen aus einem elastisch nachgiebigen Material. Die Verbin­ dung zwischen den beiden Steckteilen wird durch zwei diametral gegenüberliegende Zughebel aufrechterhalten, die aussen an den die Isolierkörper umgebenden Gehäusen der beiden Steckteile angreifen und auf diese Weise die Kontaktstücke an ihren Stirnenden entgegen der federnden Kraft der Isolierkörper an­ einanderdrücken. Über eine Abschirmung dieses Steckverbinders ist allerdings nichts ausgesagt.

Eine weitere bekannte Steckerbuchse (DE-GM 71 28 044), deren Kontaktstücke nur geringfügig über die Ebene der Stirnseite vorstehen, weist für jedes Kontaktstück zur Verstärkung des Kontaktdruckes zwei ineinander angeordnete Schraubenfedern auf, welche das Kontaktstück in Kontaktrichtung federnd bela­ sten. Das Problem der Abschirmung dieser Steckerbuchse ist nicht angesprochen.

Bekannt ist auch eine elektrische Kupplung, insbesondere für Fahrzeuge (DE-AS 10 08 377), bei der die Kontaktstücke unter Zwischenschaltung von Gummihülsen unmittelbar in Bohrungen me­ tallischer Kupplungsgehäuse eingesetzt sind. Die Gummihülsen dienen einerseits der elektrischen Isolierung der Kontakt­ stücke gegenüber den metallischen Kupplungsgehäusen. Anderer­ seits sollen sie den Kontaktdruck zwischen den stirnseitig freiliegenden Enden der Kontaktstücke im zusammengesetzten Zu­ stand der Kupplungsgehäuse aufrechterhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der baulich einfach, sicher abgeschirmt und gut zu reinigen ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Dadurch, dass an der Stirnseite jedes Steckteiles für jeden Pol ein Kontakt­ stück vorhanden ist, wobei zugeordnete Kontaktstücke im gekup­ pelten Zustand des Steckers stumpf aneinanderstehen und wobei überdies die Kontaktstücke eines Steckteils in Kontaktrichtung federnd angeordnet sind, ergeben sich Steckverbinder, die ebene Stirnflächen aufweisen und bei denen Vertiefungen und Hohlräume vermieden sind. Solche Steckverbinder erschweren deshalb das Ablagern von Feuchtigkeit und können überdies auf einfache Art sicher gereinigt und getrocknet werden. Ein sol­ cher Steckverbinder ist nicht nur für zweipolige Leitungen sondern insbesondere auch für mehrpolige Leitungen geeignet.

Durch die feststehende Ausbildung des Kontaktstückes am Stecker kann das Kontaktstück sicher im Isolierkörper angeord­ net und beispielsweise eingebettet sein, so dass auch dadurch die kleinsten Taschen vermieden werden, welche zur Ansammlung von Feuchtigkeit Anlass geben könnten.

Die senkrechte Ausbildung der Flächen der Stirnseiten der Iso­ lierkörper ergibt eine besonders ebene und nischenfreie Ausge­ staltung der Steckteile.

Die bei der Erfindung vorgesehene Ausgestaltung der Abschir­ mung ist besonders einfach, vermeidet Taschen und Nischen und ist überdies noch einfach zu reinigen.

Für die Ausbildung der Kontaktstücke ergeben sich die ver­ schiedensten Möglichkeiten. So kann der Steckverbinder bei­ spielsweise nach Anspruch 2 ausgestaltet sein, so dass konvexe Kontaktstücke auf ebenen Kontaktbereichen gleiten können, wenn sie zusammengefügt werden. Vorteilhafter ist jedoch eine Aus­ gestaltung nach Anspruch 3. Werden solche Steckteile des Steckverbinders zusammengesetzt und gegeneinander bewegt, so können sich die konvexen Kontaktstücke aufgrund ihrer punkt­ förmigen Berührung selbst reinigen.

Eine besonders einfache Ausbildung des federnden Kontakt­ stückes beschreibt Anspruch 4. Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 ermöglicht grössere Federwege und damit auch eine sichere Vorspannung aneinanderstehender Kontaktstücke.

Bezüglich der Kupplung der einzelnen Steckteile ergeben sich auch die verschiedensten Möglichkeiten, wie beispielsweise Schraubverschlüsse und dergleichen. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Ausgestaltung nach Anspruch 6.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen elektrischen Steckverbinders wird nachfolgend anhand der Zeichnungen be­ schreiben, dabei zeigen:

Fig. 1 die Dose eines Steckverbinders, halb­ seitig geschnitten;

Fig. 2 den Stecker eines Steckverbinders, halbseitig geschnitten; und

Fig. 3 die Ansicht auf die Stirnseite des Steckers gemäss Fig. 2.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen elektrischen Steckverbinder, wobei der Steckteil (2) der Fig. 1 als Dose ausgestaltet ist, die mit einem nicht näher dargestellten Kabel verbunden ist. Der Steckteil (4) der Fig. 2 ist als Stecker ausgebildet, der an einem Ende eines angedeuteten Sensors (6) fest installiert ist. Im dargestellten Beispiel ist der Steckverbinder für eine fünfpolige elektrische Leitung ausgestaltet.

Der Steckteil (4) der Fig. 2 weist einen Isolierkörper (8) auf, in dem fünf Kontaktstifte (10) eingebettet sind, die auf der Innenseite Lötfahnen (12) oder andere Mittel zum Anschluss von Leitungen aufweisen und auf der Aussenseite an einer ebenen Stirnseite (14) des Isolierkörpers (8) konvexe Kontaktstücke (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) bilden, so dass die Kontaktstücke prak­ tisch in der Ebene der Stirnseite (14) des Steckteils (4) liegen und punktförmige Kontaktbereiche bilden. Der Isolierkör­ per ist von einer metallischen Abschirmung (18) umgeben, die auf der Aussenseite ebenfalls bündig mit der Stirnseite (14) endigt. Weiter enthält der Steckteil (4) einen aussen liegenden Kupplungsteil (20) einer bajonettartigen Kupplung. Dieser Kupplungsteil enthält an seiner Aussenseite eine schmale Nase (22) und eine breite Nase (24), die es ermöglichen, in entspre­ chende Nuten des anderen Kupplungsteiles einzugreifen. Ausser­ dem ist der Kupplungsteil (20) mit kurzen in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmungen (26) versehen, die den Verschwenkweg des als Stecker ausgebildeten Steckteiles (4) mit dem als Dose ausgebildeten Steckteil (2) bestimmen und eine Lagesicherung im gekuppelten Zustand bewirken. Ein Dichtungsring (28) dient überdies der Abdichtung des Innenraumes bei gekuppelten Steck­ teilen.

Die Fig. 1 zeigt den als Dose ausgebildeten Steckteil (2), der in einem Gehäuse (30) einen Isolierkörper (32) enthält, in dem fünf Kontaktstifte (34) angeordnet sind, welche den Kontakt­ stiften (10) des Steckteiles (4) zugeordnet sind. Die Kontakt­ stifte (34) sind im Isolierkörper (32) verschiebbar gelagert und mittels einer Feder (36) nach aussen in Kontaktrichtung vorgespannt. Auf der Innenseite der Kontaktstifte (34) ist eine Lötfahne (38) oder ein sonstiges Anschlussmittel für die ein­ zelnen Phasen des Kabels vorhanden. Der Kontaktstift (34) steht geringfügig über die Stirnseite (40) des Isolierkörpers (32) vor und bildet ein Kontaktstück (42), an dem ein Kontaktstück (16a bis 16e) des Steckteiles (4) im gekuppelten Zustand der Steckteile ansteht. Dabei wird das Kontaktstück (42) und damit der Kontaktstift (34) gegen den Isolierkörper (32) gedrückt. Der Isolierkörper (32) ist weiter von einer metallischen Ab­ schirmung (44) umgeben, die über die Stirnseite (40) vorsteht und nach innen umgebördelt ist, so dass ein sicherer Kontakt mit der Abschirmung (18) des Steckteiles (4) gegeben ist. Nach aussen schliesst sich dann radial eine Kappe (46) an, welche auf der Innenseite eine Nase (48) enthält, die mit der Nut (22) des Kupplungsteiles (20) des Steckteiles (4) zusammenwirkt, wenn die Steckteile miteinander gekuppelt werden. Die Kappe (46) enthält eine weitere nicht sichtbare Nase, welche breiter ist und beim Kuppeln mit der Nut (24) des Steckteiles (4) zusammenwirkt. Die Nasen (48) greifen überdies in die Ausneh­ mung (26) im Kupplungsteil (20) ein und begrenzen nach dem Verschwenken der Steckteile (2, 4) den Verschwenkweg und sichern die gekuppelten Teil in ihrer richtigen gegenseitigen Lage, so dass die Kontaktstücke (16a bis 16e) des Steckteiles (4) im richtigen Kontakt mit den Kontaktstücken (42) des Steckteiles (2) stehen.

Die Kappe (46) trägt auf ihrem innen liegenden Teil überdies das Gehäuse (30), welches an dem dem Steckteil (2) abgewandten Ende mit einer Kabelführung (50) versehen ist, um ein nicht näher dargestelltes Kabel in das Gehäuse einzuführen und zu si­ chern.

Es sind noch zahlreiche weitere Ausgestaltungen des Steckver­ binders möglich. So können beispielsweise die Kontaktstücke des Steckteiles (4) nicht nur konvex sondern auch bereichsweise ausgebildet sein, so dass während des ganzen Schwenkweges ein Kontaktstück (42) des einen Steckteiles (2) mit dem Kontakt­ stück des anderen Steckteiles (4) in Eingriff steht. Anstelle des bajonettartigen Verschlusses der Steckteile (2, 4) können auch lose Überwurfmuttern vorgesehen sein und/oder sonstige Fixiereinrichtungen, um die exakte Ausrichtung der Kontakt­ stücke beider Steckteile zu gewährleisten. Anstelle der Ausrü­ stung der Kontaktstifte (34) mit einer Feder (36), kann der Kontaktstift (34) auch über ein elastisches Material im Iso­ lierkörper (32) eingebettet sein, so dass dadurch die Federvor­ spannung zum Kontaktstück des anderen Steckteiles gesichert ist. In einer weiteren zweckmässigen Ausführungsform ist die Kappe (46) nicht fest angeordnet sondern auf einem Gehäuseteil in axialer Richtung verschiebbar, so dass sie zur Verbesserung des Zuganges zu den Kontakten (42) und damit zur leichteren und wirksameren Reinigung zurückgeschoben werden kann. Dabei kann die Rappe zur Verdrehsicherung in einer Nut geführt sein. Weiter ist es möglich, den Steckteil nicht gerade wie in Fig. 1 gezeigt, sondern abgewinkelt auszugestalten.

BEZUGSZEICHENLISTE

2

Steckteil (Dose)

4

Steckteil (Stecker)

6

Sensor

8

Isolierkörper

10

Kontaktstift

12

Lötfahne

14

Stirnseite

16

a Kontaktstück

16

b Kontaktstück

16

c Kontaktstück

16

d Kontaktstück

16

e Kontaktstück

18

Abschirmung

20

Kupplungsteil

22

Nut schmal

24

Nut breit

26

Ausnehmung

28

Dichtungsring

30

Gehäuse

32

Isolierkörper

34

Kontaktstift

36

Feder

38

Lötfahne

40

Stirnseite

42

Kontaktstück

44

Abschirmung

46

Rappe

48

Nase schmal

50

Kabelführung

Claims (7)

1. Elektrischer Steckverbinder, insbesondere für Sensoren mit einem als Dose ausgebildeten ersten Steckteil (2) und einem als Stecker ausgebildeten zweiten Steckteil (4), die je­ weils in einem Isolierkörper (8, 32) mindestens zwei Polkon­ takte aufweisen und eine diese umgebende Abschirmung (18, 44) sowie eine Lagesicherung (20, 46) in gekuppeltem Zustand ent­ halten, wobei an der Stirnseite (14, 40) jedes Steckteiles (2, 4) für jeden Pol ein Kontaktstück (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 42) vorhanden ist, die Kontaktstücke (42) des als Dose ausge­ bildeten Steckteiles (2) in Kontaktrichtung federnd und die Kontaktstücke (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) in dem als Stecker ausgebildeten Steckteil (4) feststehend angeordnet sind und die einander gegenüberstehenden Stirnseiten (14, 40) der Iso­ lierkörper (8, 32) der Steckteile (2, 4) senkrecht zur Steck­ achse ausgebildete Flächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstücke (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) des als Stecker ausgebildeten Steckteiles (4) wenigstens annähernd in der Ebene der Stirnseite (14) des Steckteiles (4) liegen, die Abschirmung (18) des als Stecker ausgebildeten Steckteiles (4) den Isolierkörper (8) umgibt und bündig bis an dessen Stirn­ seite (14) reicht und die Abschirmung (44) in dem als Dose ausgebildeten Steckteil (2) zur sicheren Kontaktgabe mit der Abschirmung (18) des als Stecker ausgebildeten Steckteiles (4) über die Stirnseite (40) des Isolierkörpers (32) vorstehend ausgebildet und nach innen umgebördelt ist.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche der Kontaktstücke (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) eines Steckteiles (4) konvex und die Kontaktstücke (42) des anderen Steckteiles (2) eben ausgebildet sind.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche der Kontaktstücke (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 42) beider Steckteile (2, 4) konvex ausgebildet sind.

4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die federnd angeordneten Kontaktstücke in ein elastisches Material eingebettet sind.

5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die federnd angeordneten Kontaktstücke (42) jeweils mittels einer Feder (36) vorgespannt sind.

6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckteile (2, 4) aus einer vorbe­ stimmten Steckstellung bis in die Kontaktstellung verschwenk­ bar sind, wobei die Steckteile vorzugsweise bajonettartig aus­ gebildet sind.

7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als Stecker ausgebildete Steckteil (4) fest an einem Sensor (6) angeordnet ist.