DE4129383C2 - Elektrische Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckverbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Steckverbindungen sind erforderlich, um elektrische Signal- oder Energie­ übertragungsleitungen an gewünschten Stellen mechanisch und damit auch elektrisch zu trennen. Eine elektrische Steckverbindung besitzt daher Ein­ richtungen zur mechanischen Verbindung zweier Elemente, im deutschen Sprachgebrauch Kupplungsstecker und Kupplungsdose genannt, wie auch Mittel zur Herstellung bzw. Trennung des elektrischen Kontaktes. Steckverbinder sind daher üblicherweise so aufgebaut, daß in einem mechanischen Gehäuse, das vorzugsweise aus Metall, aber auch aus Kunststoff gefertigt sein kann, Isolierstoffkörper als Kontaktträger angeordnet sind. Die mechanischen Gehäuse dienen einerseits dem Schutz dieser Kontaktträger und stellen an­ dererseits die mechanische Verbindung der Steckerhälften her. Diese Stecker­ hälften können frei mit Kabeln oder Leitungen verbunden sein, wobei sie der Kabelverlängerung dienen, oder aber - in der Mehrzahl der Fälle - wird ein freier an einem Kabel montierter Stecker in eine apparateseitige, fest eingebaute Dose gesteckt.

In aller Regel ist es erwünscht oder erforderlich, daß diese mechanische Verbindung formschlüssig erfolgt, wobei dieser Formschluß durch eine geeig­ nete Vorrichtung rasch lösbar sein sollte. Es wird also ein Verriegelungs­ mechanismus vorhanden sein. Im einfachsten Fall ist dies eine Überwurfmut­ ter, auch Holländer genannt, die über dem Gehäuse des freien Steckers an­ geordnet ist und in ein geeignet angeordnetes Schraubgewinde am Gegen­ stecker eingreift. Eine andere vielfach verwendete Variante besteht aus einem Federklinkenmechanismus, bei dem eine federbelastete Klinke mit einem Sperrzahn in eine entsprechende Hinterschneidung (Ausnehmung) des Gegensteckers eingreift und mittels Druck auf eine an der Klinke angeord­ nete Taste gelöst (entriegelt) werden kann.

Allen diesen Mechanismen ist gemeinsam, daß sie aus mehreren Bauteilen be­ stehen, damit nicht kostengünstig herstellbar sind, vor allem aber eine nicht unerhebliche Baugröße erfordern, wodurch der Stecker entweder unnötig groß wird oder aber Raum für elektrische Kontakte verlorengeht. Die moderne Elektronik mit ihrer fortschreitenden Miniaturisierung verlangt jedoch be­ triebssichere Steckverbinder von geringstmöglicher Baugröße. Man denke hier an Miniaturmikrofone oder die vielfältigen Miniatursensoren zur Über­ wachung von Maschinen und Anlagen.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, einen betriebssicheren Verriegelungsme­ chanismus herzustellen, der in seiner Einfachheit und vor allem geringen Baugröße allen bisher bekannten Lösungen weit überlegen ist. Gekennzeichnet ist die Erfindung durch jene Maßnahmen, die Inhalt und Gegenstand des kenn­ zeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind. Das vorzugsweise zylindri­ sche Gehäuse des Steckers ist als dünnwandiges Metallrohr aus geeignetem Material, z. B. federhartem Messing hergestellt, wobei entsprechende Ein­ schnitte in diesem Gehäuse bzw. Aufwürfe die drei Funktionen einer solchen Klinke gewährleisten: nämlich die Federfunktion durch entsprechende Ein­ schnitte, die Klinkenfunktion durch einen über den Umfang herausragenden Sperrzahn, sowie die Betätigungsfunktion über eine ebenfalls über den Um­ fang herausragende Verdickung zum Niederdrücken der Verriegelungsklinke. Die erforderlichen Bearbeitungsvorgänge können mit modernen Zerspannungs­ automaten realisiert werden.

Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 festgehalten.

In diesem Zusammenhang ist auch die deutsche Patentschrift 26 52 755 zu erwähnen, die eine Steckverbindung zeigt, die hinsichtlich ihrer Größe der üblichen Bauart für solche Steckverbindungen entspricht. Das freie Ende der Zunge mit Sperrzahn und dem Betätigungsglied (Greifansatz) liegt hier am stirnseitigen, offenen Ende des Steckergehäuses, wobei sich die Zunge etwa über zwei Drittel der Länge dieses Steckergehäuses erstreckt und das Betätigungsglied (Greifansatz) etwa in der Längsmitte der Zunge angeordnet ist. Diese Zunge besitzt daher eine hinreichend große Elastizi­ tät, so daß sie problemlos über das Betätigungsglied (Greifansatz) auslenk­ bar ist, um so die Verriegelung im Bedarfsfall zu lösen. Bei der elektri­ schen Steckverbindung nach der gegenständlichen Erfindung jedoch handelt es sich um eine Miniaturform. Würde nun bei einer solchen Miniaturform die Zunge in der bekannten Weise ausgestaltet, so daß ihr freies Ende im Bereich der offenen Stirnseite des Gehäuses liegt, so ist ohne Schwierigkeiten zu erkennen, daß in diesem Falle die Zunge viel zu steif wäre, um als Teil eines auslenkbaren Verriegelungsmechanismus dienen zu können. Dadurch, daß das freie Ende der Zunge sozusagen "nach hinten" verlegt worden ist, wie die Erfindung vorschlägt, kann diese Zunge ausreichend elastisch gemacht werden, damit sie als beweglicher Teil des Verriegelungsmechanismus einge­ setzt werden kann. Durch die Neigung der Schnittebene wird ferner ein aus­ reichender Freiraum geschaffen, damit sich das Betätigungsglied auch be­ stimmungsgemäß bewegen kann, und da die Einschnitte, die die Zunge bilden, tatsächlich durch Schnittvorgänge gefertigt werden, müssen sie sich kreuzen bzw. gegenseitig durchdringen.

Ohne die Erfindung einzuschränken, wird sie an Hand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 das Steckergehäuse des ersten Steckerteiles von oben gesehen;

Fig. 2 das Steckergehäuse nach Fig. 1 im Längsschnitt;

Fig. 3 das Steckergehäuse nach Fig. 1 in Ansicht (Blickrichtung Pfeil A in Fig. 1);

Fig. 4 den ersten Steckerteil mit dem Steckergehäuse nach den Fig. 1 bis 3 im Längsschnitt und mit eingesetztem Kontaktelemententräger;

Fig. 5 das Steckergehäuse des zweiten Steckerteiles im Längsschnitt;

Fig. 6 das Steckergehäuse nach Fig. 5, jedoch mit eingesetztem Kontakt­ elemententräger;

Fig. 7 die Ansicht des zweiten Steckerteiles nach Fig. 6 (Blickrichtung Pfeil B);

Fig. 8 die beiden Steckerteile nach den Fig. 4 und 6 im Längsschnitt und in kontaktgebender Verbindung.

Das Steckergehäuse 1 des ersten Steckerteiles ist zylindrisch ausgebildet und besitzt einen ersten oder vorderen Gehäuseabschnitt 2 und einen über eine stufenartige Schulter 4 anschließenden zweiten Gehäuseabschnitt 3 mit einem gegenüber dem vorderen Gehäuseabschnitt 2 vergrößerten Außendurch­ messer. An den Gehäuseabschnitt 3 schließt ein Gehäuseteil 5 mit einem Außengewinde 6 an. Dieses Steckergehäuse 1 ist, wie Fig. 2 veranschaulicht, von einer Längsbohrung durchsetzt, welche zwei Bohrungsabschnitte 7 und 8 mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist. Der dadurch gebildete Absatz 9 liegt im Mittelbereich. Dieses Gehäuse 1 besitzt eine Klinke 10. Diese Klinke 10 erstreckt sich über den ersten Gehäuseabschnitt 2 und den daran anschließenden zweiten Gehäuseabschnitt 3. Im ersterwähnten Gehäuseab­ schnitt 2 liegt ein Sperrzahn 11. Im zweiten Gehäuseabschnitt 3 steht die Klinke 10 gegenüber dem Mantel des Gehäuses vor und bildet ein Betätigungs­ glied in Form einer Taste 12. Diese Klinke 10 ist nun unmittelbar zusammen mit dem Sperrzahn 11 und der als Betätigungsglied vorspringenden Taste 12 aus dem Mantel des Steckergehäuses 1 herausgearbeitet und mit diesem ein­ stückig ausgebildet, und zwar durch zwei längsverlaufende, im wesentlichen achsparallele und voneinander distanzierte Einschnitte 13, die sich nahe von der einen Stirnseite 14 des Steckergehäuses 1 ausgehend über die beiden Gehäuseabschnitte 2 und 3 erstrecken. Im zweiten Gehäuseabschnitt 3 ist ein querverlaufender Einschnitt 15 vorgesehen, dessen Schnittebene zweck­ mäßigerweise gegenüber der Längsachse des Steckergehäuses 1 schrägstehend angeordnet ist, und mit dieser einen Winkel von ca. 30° bis 45° einschließt. Zur Herstellung eines solchen Bauteiles sind mehrere Arbeitsschritte not­ wendig: In einem ersten Arbeitsgang wird ein Drehteil hergestellt, an­ schließend werden mit Scheibenfräsern die achsparallelen Einschnitte 13 gefertigt. Dann werden in Schälvorgängen die radial überstehenden und nicht erforderlichen Abschnitte entfernt, anschließend wird der querverlaufende Einschnitt 15 gefräst und dann das rückseitige Gewinde geschnitten. Grund­ sätzlich wäre es auch möglich, den Sperrzahn 11 und die als Betätigungs­ glied vorgesehene Taste 12 als getrennte Bauteile zu fertigen und diese dann auf der aus dem Steckergehäuse 1 frei- und ausgeschnittenen Klinke zu befestigen.

An der Außenseite des Steckergehäuses 1, das die freigeschnittene Klinke 10 aufweist, ist gegenüber der Stirnseite 14 dieses Steckergehäuses 1 zurückversetzt eine Führungsnase vorgesehen.

Fig. 4 veranschaulicht nun den ersten Steckerteil mit dem Steckergehäuse nach den Fig. 1 bis 3, wobei in das Steckergehäuse 1 der Kontaktelementen­ träger 17 hier mit Kontaktstiften 18 eingesetzt ist, und zwar von hinten her, also von jener Seite des Gehäuses 1, die das Außengewinde 6 trägt. Mit seiner Vorderseite liegt dieser Kontaktelemententräger 17 am inneren Absatz 9 des Steckergehäuses 1 an, an seiner Rückseite ist eine Spannhülse 19 vorgesehen, die als Rohrstück mit anschließenden, radial beweglichen Laschen ausgebildet ist, wobei die erwähnten Laschen mit der auf das Außen­ gewinde 6 des Gehäuseabschnittes 5 aufschraubbaren Gewindekappe 20 in der Weise zusammenwirken, daß durch das Aufschrauben der Gewindekappe 20 die Laschen radial nach innen gedrückt werden und dabei das Kabel, das diese Spannhülse 19 durchsetzt, klemmend faßt. Gleichzeitig wird dadurch der Kontaktelemententräger 17 in der vorgesehenen Lage innerhalb des Stecker­ gehäuses 1 fixiert.

In jenem Bereich, der der beweglichen Klinke 10 unmittelbar benachbart ist, ist der Kontaktelemententräger 17 ausgeschnitten, so daß die Klinke 10 frei und ungehindert nach innen bewegt werden kann, wenn die Taste 12 betätigt wird. Es ist aus Fig. 4 auch erkennbar, daß die freien Enden der Kontakt­ stifte 18 gegenüber jener Querschnittsebene zurückversetzt sind, in welcher die Führungsnase 16 liegt.

Das Steckergehäuse 21 des anderen Steckerteiles ist im Längsschnitt in Fig. 5 gezeigt. Auch dieses Steckergehäuse 21 ist zylindrisch ausgebildet, besitzt eine abgestufte Innenbohrung 22 mit einem Absatz 23, sowie einen von seiner vorderen Stirnseite 24 ausgehenden, achsparallelen Einstich 25. In einem Abstand, der dem Abstand des Sperrzahnes 11 von der Schulter 4 des Steckergehäuses 1 entspricht, ist an der Innenwand dieses Steckerge­ häuses 21 des zweiten Steckerteiles eine umlaufende Hinterschneidung 26 vorgesehen. Der Kontaktelemententräger 27 (Fig. 6) ist hier mit Kontakt­ buchsen 29 bestückt. Die Stirnseite des Kontaktelemententrägers 27 liegt hier bündig mit der Stirnseite 24 des Steckergehäuses 21. Dieser Stecker­ teil ist hier als Chassisstecker ausgebildet. Am vorderen Abschnitt des Steckergehäuses 21 ist ein Außengewinde 28 aufgeschnitten, auf das eine Mutter aufschraubbar ist.

Es sei hier vermerkt, daß die Außengestalt der Steckergehäuse 1 und 2 für die Erfindung nicht von primärer Bedeutung ist, auch bei Steckergehäusen, die über ihre Länge gleiche Außendurchmesser aufweisen, ist die gegenständ­ liche Erfindung anwendbar.

In der vorliegenden Zeichnung sind die besprochenen Steckergehäuse und Steckerteile relativ groß dargestellt, dies aus Gründen der Übersichtlich­ keit. Steckerteile jedoch, die nach der vorliegenden Erfindung gefertigt sind, sind außerordentlich klein. Um eine angemessene Vorstellung über die Größenverhältnisse zu vermitteln, seien nachstehend einige Maße angeführt:
Der Steckerteil, der in Fig. 4 dargestellt ist, ist alles in allem etwa 30 mm lang; der Außendurchmesser des vorderen Gehäuseabschnittes 2 beträgt 4,5 mm. Die Achslänge der Klinke 10 etwa 14 mm.

Wegen der Kleinheit der Bauteile liegen auch die Kontaktelemente in den Kontaktelemententrägern 17 und 27 außerordentlich nahe beieinander. Aus diesem Grund ist vorgesehen, daß Kontaktelemententräger und Kontaktelemente, unabhängig davon, ob es sich um Kontaktbuchsen 29 oder um Kontaktstifte 18 handelt, fabrikseitig getrennt ausgeliefert werden. Bei der Montage werden dann die einzeln vorliegenden Kontaktelemente mit den Leiterdrähten eines Kabels verbunden und dann erst werden die Kontaktelemente in die dafür vorgesehenen Bohrungen der Kontaktelemententräger eingeschoben, wo sie auf­ grund ihrer speziellen, die gegenständliche Erfindung nicht betreffenden Ausgestaltung verankert werden.

Da die Durchmesser der Kontaktstifte 18 ebenfalls sehr gering sind, muß darauf geachtet werden, daß beim Zusammenfügen der Steckerteile diese Kontaktstifte keine Führungs- oder Positionierungsaufgaben übernehmen. Auf­ grund der beschriebenen konstruktiven Ausgestaltung ist dies zu vermeiden: Dank der gegenüber der Stirnseite 14 des Steckergehäuses 1 zurückversetzten Führungsnase kann, ohne eine besondere Radialpositionierung der Steckerge­ häuse 1 und 21 vorerst beachten zu müssen, der vordere, stirnseitige Teil des Steckergehäuses 1 in das Gehäuse 21 eingeführt werden, bis die Führungs­ nase 16 an der Stirnseite 24 des Steckergehäuses 21 ansteht. Nun erst wer­ den die beiden Steckergehäuse 1 und 21 gegeneinander solange verdreht, bis die Führungsnase 16 deckungsgleich mit dem Einstich bzw. der Nut 25 liegt, worauf die Steckerteile zusammengefügt werden können, da in dieser Lage von Führungsnase 16 und Einstich 25 auch die Kontaktelemente 18 und 29 fluchtend liegen.

Die beiden Steckergehäuse 1 und 21 werden so lange zusammengeschoben, bis die Schulter 4 des Steckergehäuses 1 dann an der Stirnseite 24 des Stecker­ gehäuses 21 anliegt. Dann hat auch der Sperrzahn 11 die Hinterschneidung 26 erreicht, in welche er aufgrund der Elastizität der Klinke 10 einrastet und damit die Verbindung mechanisch gegen Lösen sichert. Soll die Stecker­ verbindung elektrisch und mechanisch getrennt werden, so wird durch Druck auf das als Taste 12 ausgebildete Betätigungselement die Klinke 10 etwas nach innen gedrückt, so daß der Sperrzahn 11 außer Eingriff mit der Hinter­ schneidung 26 gelangt, so daß nun die beiden Steckerteile auseinandergezogen werden können. Beim Zusammenfügen der Steckerteile wird die Klinke 10 selbsttätig niedergedrückt, sobald der Sperrzahn 11 an der Innenseite des Steckergehäuses 21 aufzulaufen beginnt.

Aufgrund des schräg stehenden, quer verlaufenden Einschnittes 15 ist die Klinke 10 dagegen gesichert, daß sie - gewollt oder ungewollt - nach außen gebogen und damit evtl. beschädigt wird. Die durch den schrägen Einschnitt 15 erhaltenen Schrägflächen verhindern dieses nach außen Biegen, diese Flächen bilden Anschläge, die die Bewegung der Klinke 10 nach außen begren­ zen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kreuzen bzw. durchdringen sich gegenseitig die längsverlaufenden Einschnitte 13 und der querverlaufende Einschnitt 15. Dank dieser Maßnahme können diese Einschnitte mit Scheibenfräsern her­ gestellt werden, was die Fertigung eines solchen Steckergehäuses erleich­ tert, bei welchen die der Verriegelung dienende Klinke einschließlich deren Betätigungsglied und deren Sperrzahn einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist und so einen integrierenden Bestandteil dieses Steckergehäuses bildet. Dank dieses erfindungsgemäßen Vorschlages können Miniaturstecker der be­ schriebenen Art mit einer Verriegelungseinrichtung erst bestückt werden.

Claims (5)

1. Elektrische Steckverbindung mit mindestens zwei miteinander zu verbindenden Stecker­ teilen, wobei jeder Steckerteil ein Steckergehäuse (1, 21) mit einem darin angeordneten, mit Kontaktelementen (18, 29) bestückten, aus elek­ trisch isolierendem Material gefertigten Kontaktelemententräger (17, 27) aufweist und der eine Steckerteil eine achsparallel angeordnete Klinke (10) aufweist mit einem Sperrzahn (11) und das Gehäuse (21) des anderen Steckerteiles eine mit diesem Sperrzahn (11) riegelartig zusam­ menwirkende Hinterschneidung (26) besitzt, wobei die den Sperrzahn (11) tragende Klinke (10) durch zwei im wesentlichen achsparallel verlaufende und voneinander distanzierte Einschnitte (13) und einen dazu quer­ verlaufenden Einschnitt (15) aus dem Mantel des Steckergehäuses (1) aus- und freigeschnitten ist und sich die im wesentlichen achsparallelen Einschnitte (13) über einen ersten, vom anderen Steckerteil aufzu­ nehmenden Gehäuseabschnitt (2) und einen daran anschließenden zweiten Gehäuseabschnitt (3) erstrecken, und der zweite Gehäuseabschnitt (3) einen gegenüber dem ersten Gehäuseabschnitt (2) vergrößerten Außen­ durchmesser aufweist, wobei im Bereich des Gehäuseabschnittes (3) mit dem vergrößerten Durchmesser ein Betätigungsgleid (12) für die freige­ schnittene Klinke (10) gegenüber dem Gehäuse (1) vorsteht und das Steckergehäuse (1), Klinke (10), Sperrzahn (11) und der vorstehende, als Betätigungsglied dienende Teil (12) einstückig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der querverlaufende Einschnitt (15) im zweiten Gehäuseabschnitt (3) mit dem vergrößerten Außendurchmesser an­ geordnet ist und die Ebene des querverlaufenden Einschnittes (15) mit der Längsachse des Steckergehäuses (1) einen spitzen Winkel einschließt und die längsverlaufenden Einschnitte (13) und der querverlaufende Ein­ schnitt (15) sich kreuzen bzw. sich gegenseitig durchdringen, wobei der Kontaktelemententräger (17) in jenem Bereich, der der Klinke (10) benachbart liegt, eine längsverlaufende Aussparung aufweist, die sich zumindest über die Länge der Klinke (10) erstreckt.

2. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diametral zur freigeschnittenen Klinke (10) an der Außenseite des Steckergehäuses (1) und gegenüber der Stirnseite (14) dieses Gehäu­ ses zurückversetzt eine Führungsnase (16) vorgesehen ist und an der Innenseite des Steckergehäuses (21) des anderen Steckerteiles eine der Aufnahme dieser Führungsnase (16) dienende Nut.

3. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente in an sich bekannter Weise als Kontaktstifte (18) und Kontaktbuchsen (29) ausgebildet sind, wobei die freien Enden der Kontaktstifte (18) gegenüber der Stirnseite (14) des sie aufnehmen­ den Steckergehäuses (1) hinter jener Querschnittsebene des Steckerge­ häuses (1) liegen, in der die Führungsnase (16) angeordnet ist und die Einführöffnungen der Kontaktbuchsen (29) des anderen Steckerteiles in oder hinter der Stirnebene (24) dieses Steckergehäuses (21) liegen.

4. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Aufnahme des Kontaktelemententrägers dienende Bohrung im Steckergehäuse (1) abgestuft ist, wobei der Innendurchmesser des rück­ seitigen Bohrungsabschnittes (8) größer ist als derjenige des vorderen Bohrungsabschnittes (7) und der Kontaktelemententräger (17) von hinten in das Steckergehäuse (1) eingeschoben ist und an dem durch die unter­ schiedlichen Durchmesser gebildeten Absatz (9) anliegen und das Stecker­ gehäuse an seinem rückseitigen Ende eine aufgeschraubte, vom anzu­ schließenden Kabel durchsetzte Gewindekappe (20) trägt, wobei diese Gewindekappe (20) mit ihrer Innenseite an einer an der Rückseite des Kontaktelemententrägers (17) abgestützten, vom Kabel durchsetzten, als Zugentlastung dienenden Spannhülse (19) anliegt.

5. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des querverlaufenden Einschnittes (15) mit der Längsachse des Steckergehäuses (1) einen Winkel zwischen 30° bis 45° einschließt.