DE4137355C2 - Elektrischer Steckverbinder für abgeschirmte Kabel - Google Patents
Elektrischer Steckverbinder für abgeschirmte KabelInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Steckverbinder
für abgeschirmte Kabel mit einem Gehäuse, das mit der
Abschirmung des Kabels elektrisch leitend verbunden ist.
Elektrische Steckverbinder werden in vielen Bereichen der
Elektrotechnik, so z. B. in der Nachrichten-, Steuerungs-,
Meß- und Regeltechnik sowie im Fahrzeugbau eingesetzt. Das
Gehäuse solcher Steckverbinder ist häufig rund und wird in
den unterschiedlichsten Größen hergestellt. Je nach Einsatzzweck
weist der Steckverbinder eine unterschiedliche Anzahl
an Kontakten in Stift- oder Buchsenform auf. In bestimmten
Anwendungsgebieten, in denen es auf eine sichere und störungsfreie
Übertragung von Daten oder Signalen ankommt, werden
Kabel verwendet, die mit einer meist aus einem Metalldrahtgeflecht
gebildeten Abschirmung umgeben sind. Damit die
Abschirmung solcher Übertragungswege an den elektrischen
Steckverbindungen keine Lücke aufweist, ist die Abschirmung
des Kabels in solchen Fällen mit dem Gehäuse des Steckverbinders
elektrisch leitend verbunden. Oftmals werden an die
elektrische Steckverbindung zusätzlich noch besondere Anforderungen
hinsichtlich der Feuchtigkeitsdichtheit gestellt,
beispielsweise beim Einsatz in Fabrikhallen, in Fahrzeugen
oder in Außenbereichen.
Aus der DE 90 15 056 U1 und der DE 24 10 106 A1 sind gat
tungsgemäße Steckverbinder bekannt, bei denen zur elektri
schen Verbindung zwischen einer Kabelabschirmung und dem
Steckverbindergehäuse sowie zur Abdichtung desselben jeweils
separate Bauteile vorgesehen sind. Die zur Abdichtung einge
setzten Bauteile bestehen dabei aus Elastomermaterial.
Aus der DE 34 05 956 A1 ist eine elektrische Steckverbindung
mit einem Kombinationsbauteil bekannt, bei dem eine schrau
benförmig gewundene Feder teilweise in einen Ring aus Elasto
mermaterial eingebettet ist. Im Einbauzustand ist das Kombi
nationsbauteil im Steckverbindergehäuse in radialer Richtung
zusammengedrückt gehalten, wobei die gewundene Feder den
elektrischen Kontakt zwischen einer auf ein Kabel und dessen
Abschirmung geschobenen Hülse und dem zusammengekuppelten
Steckverbindergehäuse herstellt, während der Ring aus Elasto
mermaterial die Kontaktflächen zwischen Hülse und Feder sowie
zwischen Feder und Gehäuse abdichtet. Das Kombinationsbauteil
muß relativ aufwendig beispielsweise durch Umspritzen der
gewundenen Feder mit Elastomermaterial hergestellt werden und
eignet sich nicht dazu, direkt auf eine Kabelabschirmung
aufgesetzt zu werden.
Aus der DE 24 05 241 B2 ist ein Kontaktelement in Gestalt
eines offenen Rings aus nichtleitendem Elastomermaterial
bekannt, der mit einer leitenden Schicht beispielsweise aus
einem Drahtgeflecht oder einer dünnen Metallfolie ummantelt
ist. Das ringförmige Kontaktelement, das direkt auf einer
Kabelabschirmung aufliegt und die elektrische Verbindung
zwischen dieser und einem Steckverbindergehäuse herstellt,
ist aufgrund der Ummantelung mit Drahtgeflecht oder Metall
folie nicht zur Abdichtung gegen Feuchtigkeit geeignet.
Aus der GB 2 181 607 A ist eine Kabeltülle aus elektrisch
leitendem, elastischem Material bekannt, die bei der Zufüh
rung abgeschirmter Kabel in elektronische Geräte zum Einsatz
kommt und den elektrischen Kontakt zwischen der Kabelabschir
mung und einem Gehäuse des elektronischen Geräts herstellt.
Eine spezielle Abdichtung der Kabelzuführung gegen Feuchtig
keit wird mit dieser Kabeltülle nicht erzielt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen
Steckverbinder für abgeschirmte Kabel zu schaffen, der leicht
und schnell montiert werden kann, auch bei nicht optimaler
Montage einen einwandfreien Kontakt zwischen Abschirmung und
Gehäuse gewährleistet sowie einfach geöffnet und danach
wieder zusammengebaut werden kann. Zudem soll der elektrische
Steckverbinder gegen Feuchtigkeit abgedichtet und kosten
günstig herstellbar sein.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Steckverbinder
gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Erfin
dungsgemäß übernimmt also das Elastomerteil, das beispiels
weise die Form einer über das Kabelende geschobenen Hülse
oder Manschette haben kann, aufgrund seiner im Einbauzustand
axialen Kompression sowohl die Abdichtung gegen Feuchtigkeit
als auch die elektrisch leitende Verbindung zwischen Kabalab
schirmung und Steckverbindergehäuse. Die elektrische Leitfä
higkeit von normalerweise nicht leitfähigem elastisch nach
giebigem Material kann auf verschiedene Weise erreicht
werden.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbin
ders ist das Elastomerteil mit elektrisch leitenden Adern,
beispielsweise feinen Metalldrähten, durchsetzt. Bei einer
anderen vorteilhaften Ausführungsform ist das Elastomermate
rial selbst elektrisch leitend. Elastomere können beispiels
weise elektrisch leitend gemacht werden, indem ihnen bei der
Herstellung Metallpulver beigemischt wird. Die elektrische
Leitfähigkeit kann aber auch durch eine dünne Metallober
flächenbeschichtung des elastisch nachgiebigen Materials
erreicht werden.
Bevorzugt ist das Elastomerteil koaxial zum Kabel und zum Ge
häuse des Steckverbinders angeordnet.
Das Elastomerteil kann mit Übermaß gefertigt und in das
Steckverbindergehäuse eingepreßt sein. Besonders bevorzugt
wird das Elastomerteil von einer Verschraubung im Gehäuse
gehalten. Die Verschraubung drückt das Elastomerteil in
axialer Richtung zusammen, wodurch eine gute Abdichtung gegen
Feuchtigkeit und ein unter allen Umständen einwandfreier Kon
takt zum Steckverbindergehäuse erreicht werden. Gleichzeitig
läßt sich der zusammengebaute Steckverbinder problemlos wie
der öffnen.
Das vorteilhaft hülsenförmig ausgeführte Elastomerteil weist
in dieser Ausführungsform in Axialrichtung gesehen außen ei
nen Absatz auf, so daß ein dem Gehäuse zugewandter Endabschnitt
des Elastomerteils einen kleineren Außendurchmesser
hat als ein gegenüberliegender, vom Gehäuse abgewandter
Endabschnitt.
Zweckmäßig erstreckt sich das Kabel durch das Elastomerteil
hindurch, wobei ein die Kabelabschirmung bildendes Metallgeflecht
über den Endabschnitt mit kleinerem Außendurchmesser
zurückgeschlagen ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Elastomerteil in
Axialrichtung gesehen zwischen zwei elektrisch leitenden Ringen
angeordnet. Der vordere Ring dient als Anschlag und sorgt
dafür, daß das umgeschlagene Metallgeflecht der Kabelabschirmung
gleichmäßig gegen das Elastomerteil gepreßt wird, während
der zwischen dem Elastomerteil und der Verschraubung
angeordnete hintere Ring verhindert, daß beim Einschrauben
der Verschraubung in das Gehäuse eine Drehbewegung auf das
Elastomerteil übertragen wird.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Außenseite des hülsenförmigen
Elastomerteils konisch ausgebildet. Bevorzugt ist
eine Buchse mit konisch ausgebildeter Innenseite um das Elastomerteil
herum angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist
es zweckmäßig, wenn das Elastomerteil in Axialrichtung aufgeschnitten
ist. Das Elastomerteil kann dann ohne Schwierigkeiten
um einen Teil der Kabelabschirmung gelegt werden, der bei
dieser Ausführungsform über die Kabelisolierung zurückgeschlagen
wird. Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Ausführungsformen
ist die Kabelabschirmung hier also nicht über
das Elastomerteil zurückgeschlagen, sondern das Elastomerteil
umgibt den zurückgeschlagenen Teil der Abschirmung.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Steckverbinders in auseinandergezogener
Darstellung,
Fig. 2 den Steckverbinder aus Fig. 1 im zusammengebauten Zustand,
Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des Steckverbinders
aus Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung,
Fig. 4 den Steckverbinder aus Fig. 3 im zusammengebauten Zustand,
und
Fig. 5 ein Elastomerteil des zweiten Ausführungsbeispiels im
Querschnitt.
Ein elektrischer Steckverbinder 10 hat ein im wesentlichen
kreiszylindrisches Gehäuse 12 mit einem axial durchgehenden
Innenraum 14. In Fig. 1 von rechts kommend sind mehrere Adern
32 eines elektrischen Kabels 30 in den Innenraum 14 geführt.
Die Adern 32 erstrecken sich durch den Innenraum 14 zu einem
in einer Metallfassung sitzenden Kontaktträger (nicht gezeigt),
wobei die einzelnen Adern 32 mit im Kontaktträger angeordneten
Kontakten beispielsweise durch Löten oder Crimpen
elektrisch leitend verbunden sind. Die nicht gezeigte Metallfassung
ist über ein im vorderen, in Fig. 1 linken Teil des
ebenfalls aus Metall bestehenden Gehäuses 12 ausgebildetes
Gewinde 16 mit dem Gehäuse verschraubt. In einer sich in
axialer Richtung an das Gewinde 16 anschließenden, ebenfalls
im Innenraum 14 des Gehäuses 12 ausgebildeten Rechtecknut ist
eine Elastomerdichtung 18 angeordnet, die die Verbindung zwischen
Metallfassung und Gehäuse 12 abdichtet.
Auf die Metallfassung ist eine diese konzentrisch umgebende
Rändelmutter 20 aufgesteckt. Die Rändelmutter 20 ist in üblicher
Weise durch einen auf der Metallfassung ausgebildeten
Kragen drehbar auf dieser gehalten und weist ein Innengewinde
zur Verschraubung mit einem nicht gezeigten komplementären
Gegenstecker auf.
Über eine äußere Isolierung 31 des zum Steckverbinder 10 weisenden
Ende des Kabels 30 ist ein hülsenförmiges Elastomerteil
22 aus elektrisch leitendem Material gesschoben. Etwa in
der Mitte seiner in Axialrichtung gesehenen Längserstreckung
weist die Außenseite des Elastomerteils 22 einen Absatz auf,
so daß ein dem Steckverbinder 10 zugewandter, vorderer Endabschnitt
24 des Elastomerteils 22 einen geringeren Durchmesser
aufweist als ein gegenüberliegender, hinterer Endabschnitt
23. Über diesen Endabschnitt 24 ist die aus einem Metallgeflecht
bestehende Abschirmung 34 des Kabels 30 zurückgeschlagen.
Auf das Kabel 30 aufgeschoben sind weiterhin zwei Metallringe
25 und 26, auf deren Funktion noch eingegangen werden
wird, sowie eine Schraube 27 mit Panzergewinde 27a. Das
Gewinde 27a paßt in ein entsprechendes Gewinde 28, das als
Innengewinde im hinteren Teil des Gehäuses 12 ausgebildet
ist.
Der Steckverbinder 10 wird wie folgt zusammengebaut:
Zunächst wird das Kabel 30 in herkömmlicher Weise für den Anschluß
am Steckverbinder 10 vorbereitet, d. h. die Isolierung
31 des Kabels wird vom Kabelende her ein Stück weit entfernt,
ohne dabei die Abschirmung 34 zu verletzen. Sodann werden
nacheinander die Schraube 27, der Metallring 26 sowie das
Elastomerteil 22 über das Kabelende geschoben. Der Innendurchmesser
des hülsenförmigen Elastomerteils 22 ist dabei
etwas kleiner als der Außendurchmesser des Kabels 30 mit Isolierung,
so daß das Elastomerteil 22 streng auf dem Kabel 30
sitzt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das Elastomerteil 22
so weit auf das Kabel 30 aufgeschoben, bis die dem Gehäuse 12
zugewandte Stirnseite des Elastomerteils 22 in etwa mit dem
Ende der äußeren Kabelisolierung 31 abschließt. Als nächstes
wird der über das Ende der Kabelisolierung hinausstehende
Teil der Abschirmung 34 über den Endabschnitt 24 des Elastomerteils
22 zurückgeschlagen. Nach Aufschieben des Metallrings
25 wird das so vorbereitete Kabelende mit der Hand in
das Gehäuse 12 des Steckverbinders 10 hineingedrückt. Dies
ist leicht möglich, da der Außendurchmesser des hinteren Endabschnitts
23 des Elastomerteils 22 etwas kleiner ist als der
Innendurchmesser des Gewindes 28. Zuletzt wird die Schraube
27 im Innengewinde 28 des Gehäuses 12 fest verschraubt. Hierzu
sind auf der Außenseite des Gehäuses 12 Flächen 13 vorgesehen,
die es gestatten, einen Schraubenschlüssel oder eine
Zange anzusetzen. Die Verbindung der Adern 32 mit den nicht
gezeigten Kontakten erfolgt auf herkömmliche Weise und
braucht daher nicht näher erläutert zu werden.
Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß das Elastomerteil 22 von der
Schraube 27 in axialer Richtung zusammengedrückt ist, wobei
sich sein Durchmesser vergrößert hat, so daß die Mantelfläche
des Endabschnitts 23 sich in sattem Kontakt mit dem Innengewinde
28 befindet. Der Metallring 25 dient als Anschlag für
das Elastomerteil 22 und sorgt zur weiteren Verbesserung des
Kontakts zwischen Gehäuse 12 und Abschirmung 34 dafür, daß
diese fest an das Elastomerteil 22 gepreßt wird. Um beim Einschrauben
der Schraube 27 möglichst kein Drehmoment auf das
Elastomerteil 22 zu übertragen und dessen Mitdrehen zu verhindern,
ist der Metallring 26 zwischen der Schraube 27 und
dem Elastomerteil 22 angeordnet.
Selbst bei nicht ganz fachgerechter Vorbereitung des Kabelendes,
wenn beispielsweise die Abschirmung 34 nicht über den
gesamten Endabschnitt 24 des Elastomerteils 22 zurückgeschlagen
ist oder nur an der Stirnseite des Endabschnitts 24 zusammengeschoben
ist, wird wegen des innigen Kontakts des Elastomerteils
22 aus elektrisch leitendem Material mit dem Gehäuse
12 eine einwandfreie, elektrisch leitende Verbindung
zwischen der Abschirmung 34 und dem Gehäuse hergestellt, wobei
das Elastomerteil 22 aufgrund des Materials und der axialen
Kompression im Gehäuse die Steckverbindung gleichzeitig
gut gegen Feuchtigkeit abdichtet.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des elektrischen
Steckverbinders 10 gezeigt. Sie unterscheidet sich von dem in
den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel vor allem
durch die andere Form des Elastomerteils 22. Im Gegensatz zur
ersten Ausführungsform weist die Außenseite des hülsenförmigen
Elastomerteils 22 keine Stufe auf, sondern ist stattdessen
konisch ausgebildet. Dabei ist die Seite des Elastomerteils
22 mit dem größeren Außendurchmesser dem Gehäuse 12 des
Steckverbinders zugewandt. Statt des hinteren Metallrings 26
des ersten Ausführungsbeispiels ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
eine Buchse 21 vorhanden, deren Innenseite
ebenfalls konisch ausgebildet ist. Die Innenseite der Buchse
21 ist so bemessen, daß die Buchse auf das Elastomerteil 22
aufgeschoben werden kann. Auf der in Fig. 3 rechten Seite
weist die Buchse 21 einen nicht gezeigten, radial nach innen
ragenden und als Anschlag dienenden umlaufenden Rand auf, der
verhindert, daß die Buchse 21 gewaltsam zu weit auf das Elastomerteil
22 aufgeschoben wird. Die Schraube 27 weist bei
diesem Ausführungsbeispiel im Bereich ihres Gewindes 27a eine
konzentrisch zu diesem angeordnete, zylindrische innere Ausnehmung
auf, deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser
der Buchse 21 ist.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist im zusammengebauten Zustand
die Buchse 21 konzentrisch um das Elastomerteil 22 herum angeordnet
und überträgt die über die Schraube 27 eingeleitete
und in Axialrichtung wirkende Kraft auf das Elastomerteil 22,
so daß dieses in Axialrichtung komprimiert wird.
Beim Zusammenbauen des Steckverbinders ist gegenüber der
ersten Ausführungsform zu beachten, daß die Abschirmung 34
nicht über das Elastomerteil 22, sondern über die Kabelisolierung
31 zurückgeschlagen wird. Sodann wird das Elastomerteil
22, das gemäß Fig. 5 in Axialrichtung aufgeschnitten
ist, über die zurückgeschlagene Abschirmung 34 gelegt und
daraufhin die Buchse 21 von Hand ein Stück auf das Elastomerteil
22 aufgeschoben. Das so vorbereitete Kabelende wird dann
in das Gehäuse 12 des Steckverbinders 10 hineingedrückt. Anschließend
wird die Schraube 27 im Innengewinde 28 des Gehäuses
12 fest verschraubt. Dabei wirkt die in Fig. 4 zu erkennende
innere Ausnehmung der Schraube 27 bezüglich der Buchse
21 zentrierend, so daß die Buchse 21 gleichmäßig auf das
Elastomerteil 22 gedrückt wird und dieses in axialer und
radialer Richtung zusammenpreßt. Analog zum Metallring 26 des
ersten Ausführungsbeispiels verhindert die Buchse 21, daß
sich das Elastomerteil 22 beim Einschrauben der Schraube 27
mitdreht.
Im zusammengebauten Zustand (s. Fig. 4) ist das Elastomerteil
22 fest gegen den vorderen Metallring 25 und die Innenseite
des Gehäuses 10 sowie gegen die Abschirmung 34 bzw. die
Kabelisolierung 31 gepreßt, so daß eine einwandfrei elektrisch
leitende und zugleich feuchtigkeitsdichte Verbindung
zwischen der Abschirmung und dem Steckverbindergehäuse geschaffen
ist. Daneben wirkt die Kombination des konischen
Elastomerteils 22 mit der Buchse 21 bezüglich des Kabels 30
zugentlastend.
Der in Fig. 5 angedeutete, sich durch das Aufschneiden des
Elastomerteils 22 in Axialrichtung ergebende Schlitz 22a kann
auch eine andere als die in Fig. 5 dargestellte Form aufweisen.
Statt der im Querschnitt stufenförmigen Schlitzform gemäß
Fig. 5 können auch eine oder mehrere Nuten vorgesehen
sein, in die komplementäre Vorspünge eingreifen. In jedem
Fall schließt sich aufgrund der Komprimierung des Elastomerteils
22 auch in radialer Richtung, die durch die konisch
ausgeführte Innenseite der Buchse 21 bewirkt wird, beim Einschrauben
der Schraube 27 in das Gewinde 28 der Schlitz 22a
bis zur vollständigen Dichtheit.
Claims (11)
1. Elektrischer Steckverbinder (10) für abgeschirmte
Kabel, mit einem Gehäuse (12), das mit der Abschirmung (34)
des Kabels (30) elektrisch leitend verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische
Verbindung zwischen der Abschirmung (34) und dem Gehäuse (12)
durch ein elektrisch leitendes Elastomerteil (22) erfolgt,
das in Axialrichttung komprimiert im Gehäuse (12) gehalten ist
und den Steckverbinder (10) zugleich gegen Feuchtigkeit ab
dichtet.
2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerteil
(22) mit elektrisch leitenden Adern durchsetzt ist.
3. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material des
Elastomerteils (22) selbst elektrisch leitend ist.
4. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche
1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerteil
(22) koaxial zum Kabel (30) und zum Gehäuse (12) angeordnet
ist.
5. Elektrischer Steckverbinder nach einem der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschrau
bung (27, 28) das Elastomerteil (22) in axialer Richtung zu
sammendrückt.
6. Elektrischer Steckverbinder nach einem der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerteil
(22) hülsenförmig ist und ein dem Gehäuse (12) zugewandter
Endabschnitt (24) einen kleineren Außendurchmesser aufweist
als ein vom Gehäuse abgewandter Endabschnitt (23).
7. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (30)
sich durch das Elastomerteil (22) hindurch erstreckt und die
Abschirmung (34) über den Endabschnitt (24) mit kleinerem
Außendurchmesser zurückgeschlagen ist.
8. Elektrischer Steckverbinder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerteil
(22) in Axialrichtung gesehen zwischen zwei elektrisch lei
tenden Ringen (25, 26) angeordnet ist.
9. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche
1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerteil
(22) hülsenförmig und seine äußere Mantelfläche konisch aus
gebildet ist.
10. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchse (21)
mit konisch ausgebildeter innerer Mantelfläche konzentrisch
um das Elastomerteil (22) herum angeordnet ist.
11. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerteil
(22) in Axialrichtung aufgeschnitten ist und einen über das
Kabel (30) zurückgeschlagenen Teil der Abschirmung (34) um
gibt.
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