DE4418259C1 - Mehrpoliger Kabelsteckverbinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Kabelsteckverbinder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie er bereits aus der deutschen Gebrauchs­ musterschrift DE 93 08 457 U1 bekannt ist.

Dieser Steckverbinder zeichnet sich durch ein platzsparendes Klemmverbin­ derprinzip, eine recycelbare bzw. lös- und wiederverwendbare Klemmkontak­ tierung sowie einen einfachen Anschluß von Kabeln mit in einer definier­ ten Reihenfolge angeordneten und bestimmten Steckkontakten zuzuordnenden Einzellitzen aus, bei dem nur eine Litze dem zugehörigen Litzenführungs­ kanal des Verteilstücks zugeführt werden muß und beim Einschieben des Ka­ bels die Zuordnung aller übrigen Einzellitzen zu den entsprechenden Steckkontakten automatisch erfolgt. Eine freie Zuordnung bzw. die Verwen­ dung des bekannten Steckverbinders für beliebig konfigurierte Litzenkabel ist jedoch bei diesem Steckverbinder nicht möglich.

Außerdem sind zur Erzeugung der zum Eindrücken der Kontaktspieße in die Litzenadern erforderlichen Litzenhaltekraft entweder Abwinkelungen der Litzenführungskanäle oder besondere zusätzliche Klemmittel erforderlich, wodurch ein erheblicher Mehraufwand in Aufbau und Montage sowie eine Ver­ größerung der Abmessungen bedingt ist, welche den Vorteil der platzspa­ renden Axialkontaktierung nicht oder nur geringfügig zum tragen kommen läßt.

Überdies ist bei Verwendung von Abwinkelungen der Kanäle nicht immer si­ chergestellt, daß sich bei montierter Kabelverschraubung die steckseiti­ gen Litzenenden auch tatsächlich an den Sollstellen befinden (z. B. an Spritzwänden anliegen) und die Haltekraft groß genug ist, um das voll­ ständige axiale Eindringen der Kontaktspieße und damit einen dauerhaft sicheren Kontakt durch Kaltverschweißung zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kabelsteckverbinder der eingangs genannten Art für den Anschluß beliebig konfigurierter Lit­ zenkabel zu schaffen, bei dem die Mittel zur Klemmkontaktierung geringst­ mögliche Abmessungen aufweisen, möglichst einfach und kostengünstig auf­ gebaut sowie unkompliziert handhabbar sind und eine dauerhaft sichere Kontaktgabe gewährleisten.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 ge­ löst.

Bei der Montage des Kabelsteckverbinders werden die durch die Kabelauf­ nahme hindurchgeführten Einzellitzen in die zugehörigen rohrförmigen Kanäle des Verteilstücks eingebracht und dieses in den steckseitigen Ab­ schnitt des Griffstücks hineingesteckt, wofür beliebig konfigurierte Lit­ zenkabel verwendet werden können. Bei diesem Vorgang liegen die stecksei­ tigen Enden der Einzellitzen schon alleine durch das gegen sie gedrückte Verteilstück in Soll-Lage an dem jeweiligen Anschlag am steckseitigen Ende der Kanäle an. Aufgrund der zusammenwirkenden konischen Flächen von Verteil- und Griffstück werden die durch die Längsschlitze federnd ausgebildeten äußeren Wandteile zusammengepreßt und die Einzellitzen da­ durch in den Kanälen derart in Sollage festgeklemmt, daß beim an­ schließenden Zusammenfügen des Steckteils und des Griffstücks mit einge­ brachtem Verteilstück die Kontaktspieße vollständig in die Litzenseelen eindringen können, wodurch eine dauerhaft sichere Kontaktierung erreicht wird.

Die Neigungswinkel der zusammenwirkenden konischen Flächen können gleich sein. Eine kürzere Ausführung mit definierter Klemmwirkung bei an einem Anschlag anliegendem Verteilstück ist dadurch realisierbar, daß der Nei­ gungswinkel zur Achse bei der Innenkontur des Griffstücks größer ist als derjenige der Mantelfläche des Klemmbereichs des Verteilstücks. Selbst­ verständlich sind auch Lösungen möglich, bei dem z. B. die Innenkontur zy­ lindrisch oder nur teilweise konisch ist.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Klemmeinrichtung ist nicht nur hochwirksam und den jeweiligen Anforderungen an die Klemmkraft durch entsprechende Abmessungen der Kanäle und/oder der konischen Flächen in einfachster Weise anpaßbar, sondern insbesondere auch extrem platzsparend, weil weder eine Abwinkelung der Kanäle noch zusätzliche Klemmittel wie Schrauben, Federn o. ä. erforderlich sind, so daß die Außenabmessungen im wesentlichen lediglich von Anzahl, Durchmesser und Abstand der Kanäle bestimmt sind.

Durch den einfachen und unkomplizierten Aufbau ist der Kabelsteckverbin­ der auch besonders kostengünstig und einfach montierbar.

Vorteilhafte Ausführungen bzw. Ausgestaltungen des Kabelsteckverbinders nach Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

So sind die die Kanäle umgebenden äußeren Wandteile, deren Außenkontur konisch verläuft, durch die gemäß Anspruch 2 vorgesehenen zusätzlichen Schlitze in Kanalzwischenwänden erheblich elastischer, wodurch die für eine bestimmte radial wirksame Klemmkraft aufzubringenden axiale Ein­ steckkraft wesentlich geringer ist. Selbstverständlich ist es auch mög­ lich, diese Wirkung durch anders verlaufende oder zusätzliche Schlitze (z. B. mehrere Schlitze zwischen Kanal und Außenwand) bzw. Ausnehmungen oder durch Wahl eines entsprechend elastischen Materials für das Verteil­ stück zu erzeugen, wobei darauf zu achten ist, daß die Kanalwandungen noch stark genug für eine wirksame radiale Litzenklemmung durch axial eindringende Kontaktspieße sind.

Durch die in Anspruch 3 angegebene Bemessung der Kanäle ist bereits vor der eigentlichen Klemmung durch die zusammenwirkenden konischen Flächen bei in das Griffstück eingestecktem Verteilstück eine Vorfixierung der eingeschobenen Einzellitzen erreicht, die auch bei unbeabsichtigten ge­ ringfügigen Zugkräften am Kabel bzw. an einzelnen Litzen oder nicht gleichmäßigem, etwa ruckartigem Einstecken des Verteilstücks in das Griffstück das Anliegen der steckseitigen Litzenstirnflächen an den An­ schlägen und somit ihre Soll-Lage für die radiale Klemmung sicherstellt. Der kleinste Kanaldurchmesser und damit die größte Vorfixierkraft ergibt sich hierbei, wenn bei der durch die Schlitze und/oder das Material des Verteilstücks gegebenen Elastizität die Einzellitzen noch ohne zusätzli­ che Maßnahmen (wie z. B. Aufbiegen) in die Kanäle einschiebbar sind. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist eine zusätzliche Erleichterung der Steckverbindermontage erreicht.

Eine Minimierung der Kanaldurchmesser und Erhöhung der Vorfixierkraft und/oder eine leichtere Einführbarkeit der Litzen in die Kanäle ist gemäß Anspruch 4 dadurch erzielbar, daß die Kanäle Einführungstrichter aufwei­ sen. Ein Zurückweichen der Einzellitzen in den Kanälen aus der Sollstel­ lung ist damit in der Praxis wirksam auszuschließen.

Eine weitere Montageerleichterung ist durch die Merkmale des Anspruches 5 erreicht, weil bei einem derart ausgebildeten Kabelsteckverbinder das Verteilstück nicht durch eine besondere Maßnahme im Griffstück gehalten werden muß, wenn es mit dem Steckteil zusammengesteckt wird. Vielmehr hält es darin von selbst, bis es nach dem weiteren Montageschritt des Zu­ sammenschraubens von Griffstück und Steckteil endgültig fixiert wird.

Die Mantelflächen des Klemmbereichs des Verteilstücks und die damit zu­ sammenwirkenden Innenflächen des steckseitigen Abschnitts des Griffstückes können kegelförmig sein. Durch eine mehrflächige Ausbildung gemäß An­ spruch 6 ist demgegenüber ohne Mehraufwand der Vorteil einer Verdrehsi­ cherung und zugleich die Möglichkeit einer einfachen Codierung gegeben (z. B. im Querschnitt ein unregelmäßiges Vieleck), was insbesondere bei einer maschinellen Steckermontage von großer Bedeutung sein kann. Außer­ dem ist der Kabelsteckverbinder bei einer Winkelausführung entsprechend der Anzahl der Mantelflächen den verschiedenen Winkellagen an den zugehö­ rigen festen Gegensteckverbindern ausrichtbar.

Bei einer Ausführung der Kabelaufnahme gemäß Anspruch 7 dient das Griff­ stück in vorteilhafter Weise zugleich als Handgriff bei der Montage des Kabelsteckverbinders, zur Aufnahme und Klemmung des Verteilstücks, als wasserdichte Kabeleinführung und zur mechanisch/elektrischen Verbindung mit dem Steckteil und ist somit besonders kostengünstig.

Zur Herstellung der Klemmkontaktierung muß der Kontaktträger mit den darin fixierten Kontaktelementen gegen die in dem Verteilstück gehaltenen Litzen gedrückt werden. Dazu ist es besonders einfach, gemäß Anspruch 8 eine Überwurfmutter vorzusehen, die beim Aufschrauben auf ein Außenge­ winde des Verteilstücks zugleich dieses gegen den Kontaktträger drückt und beide Teile aneinander lösbar befestigt. Für eine maschinelle Her­ stellung der mechanischen Verbindung von Kontaktträger und Verteilstück ist es vorteilhaft, anstatt der Überwurfmutter eine Schnapp- bzw. Rast­ verbindung zu verwenden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung dieser beiden Teile ist nach Anspruch 9 eine Codiereinrichtung vorgesehen, die sicherstellt, daß sie nur bei richtiger gegenseitiger Zuordnung von Kontaktelementen und Kanä­ len zusammenschraubbar sind.

Durch eine Ausführung des Verteilstücks des erfindungsgemäßen Kabelsteck­ verbinders nach Anspruch 10 ist sowohl eine besonders kostengünstige Her­ stellung ermöglicht als auch eine optimale Abstimmung zwischen der Elastizität des gewählten Kunststoffs und der Zahl sowie den Abmessungen der Schlitze, um damit die gewünschte Vorfixierung und Klemmwirkung zu erzielen.

Eine Ausbildung des Verteilstücks gemäß Anspruch 11 stellt sicher, daß auch bei sehr dünnen Litzenadern und unabhängig von der Neigung der Kanäle im Klemmbereich eine optimale zentrisch-axiale Kontaktierung mit den damit fluchtenden Kontaktelementen erzielbar ist.

In den Ansprüchen 12 und 13 sind zwei alternative vorteilhafte Ausführun­ gen des Anschlages für die einzelnen Litzen angegeben, die sich insbeson­ dere bei der Fertigung gemäß Anspruch 10 ohne Mehrkosten herstellen lassen und die gewährleisten, daß alle Litzen bei der Einführung in die Kanäle des Verteilstücks die Soll-Lage einnehmen, in der die Kontaktspieße voll in die Litzenadern eindringen, damit die maximale radiale Klemmkraft und mithin einen dauerhaft funktionierenden Kontakt erzeugen.

Die Erfindung wird nachfolgend in den Figuren noch anhand eines Aus­ führungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht des erfindungs­ gemäßen Kabelsteckverbinders mit angeschlossenem Litzenkabel und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Verteilstücks in vergrößer­ tem Maßstab.

Der vierpolige Kabelsteckverbinder zum Anschluß eines Litzenkabels 2 mit vier einzelnen, von einem Schutzmantel 3 umhüllten Litzen 4 besteht aus einem Verteilstück 5 zur Aufnahme der Litzen 4, einer aus einem Griff­ stück 6 und einer Kabelverschraubung mit Dichtring 7, Federkäfig 8 und Druckschraube 9 aufgebauten Kabelaufnahme 10 sowie einem aus einem Kon­ taktträger 11 mit in Kontaktkammern 12 angeordneten Kontaktelementen 13, einer ersten Überwurfmutter 14 zur Befestigung an einem nicht darge­ stellten Gegensteckverbinder und einer zweiten Überwurfmutter 15 zum Be­ festigen am Verteilstück 5 gebildeten Steckteil 16. Das Griffstück 6 weist an einem kabelseitigen Abschnitt 17 ein Innengewinde zum Einschrau­ ben der Druckschraube 9 und auf einem steckseitigen Abschnitt 18 ein Außengewinde zum Aufschrauben der zweiten Überwurfmutter 15 auf. Die Kontaktelemente 13 bestehen jeweils aus einer Steckbuchse 19 und ei­ nem einstückig angeformten kabelseitigen Kontaktspieß 20, dessen Durch­ messer kleiner ist als derjenige der Litzenadern 35. Das Verteilstück 5 weist steckseitig einen Stutzen 21 auf, mit dem es beim montierten Kabel­ steckverbinder in eine angepaßte Ausnehmung 22 des Kontaktträgers 11 ein­ geschoben ist. Zum unverwechselbar richtigen Zusammenfügen von Verteil­ stück 5 und Kontaktträger 11 ist am Stutzen 21 eine Codierausnehmung 23 vorgesehen, in die bei richtiger Steckermontage eine entsprechend ausge­ bildete Codiernase des Kontaktträgers 11 eingreift.

Ein kabelseitiges Endteil 24 des Verteilstücks 5 ist im Querschnitt als Achteck ausgebildet, wobei die acht ebenen Mantelflächen 25 sich zum freien Ende hin konisch verjüngen. Die Innenkontur 26 des steckseitigen Abschnitts 18 des Griffstücks 6 ist in ihrer Form der Außenkontur des ka­ belseitigen Endteils 24 des Verteilstücks 5 angepaßt, wobei der Nei­ gungswinkel der konischen Verjüngung der Innenflächen etwa 5° und derje­ nige der korrespondierenden Mantelflächen 25 etwa 1° gegenüber der Achse beträgt.

Das Verteilstück 5 wird von vier achsparallelen Kanälen 27 zur Aufnahme der nicht abisolierten Litzen 4 durchsetzt, die bei montiertem Kabel­ steckverbinder mit den Kontaktelementen 13 fluchten. Sie weisen Einfüh­ rungstrichter 28 auf und enden jeweils an einem ringförmigen Anschlagbund 29, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Litzendurchmesser aber größer als der Durchmesser der Kontaktspieße 20. Die Zwischenwände 30 je­ weils zweier Kanäle 27 sowie die gegenüberliegenden Außenwände zwischen den Kanälen 27 und den entsprechenden Mantelflächen 25 weisen Schlitze 31 bzw. 32 auf. Dadurch sind zwei federnde Außenteile 33 gebildet, die das kabelseitige Endteil 24 bei Einwirkung radialer Kräfte als Klemmbereich 24 für die Litzen 4 wirksam machen.

Zwischen dem Klemmbereich 24 und dem Stutzen 21 ist ein Ringbund 34 vor­ gesehen, dessen Stirnflächen bei montiertem Kabelsteckverbinder an kor­ respondierenden Stirnflächen des Kontaktträgers 11 und des Griffstücks 6 anliegen.

Zur Steckerkonfektionierung wird zunächst das durch die Kabelverschrau­ bung 7, 8, 9 sowie das Griffstück 6 hindurchgeführte Litzenkabel 2 auf einer Länge, die etwas größer ist als die des Verteilstücks 5, abgeman­ telt. Dann werden die einzelnen Litzen 4 entsprechend der jeweiligen An­ schlußkonfiguration in die zugehörigen Kanäle 27 bis zum Anschlag an den Anschlagbünden 29 eingesteckt. Der Durchmesser der Kanäle 27 ist etwas geringer als der Außendurchmesser der einzelnen Litzen 4, so daß mit Hilfe der Einführungstrichter 27 und der federnden Außenteile 33 bereits eine leichte Klemmung der Litzen 4 im Klemmbereich 24 des Verteilstücks 5 er­ folgt, wodurch die Soll-Lage der Litzen ohne zusätzliche Maßnahmen gesi­ chert und somit die weitere Montage wesentlich erleichtert ist.

Anschließend wird das Verteilstück 5 in das Griffstück 6 eingedrückt, wo­ bei durch die zusammenwirkenden konischen Flächen 25, 26 eine radiale Kraftkomponente entsteht, die für die erforderliche Klemmung der Litzen 4 im Klemmbereich 24 sorgt. Hierauf wird die Kabelverschraubung 7, 8, 9 im kabelseitigen Abschnitt 17 des Griffstücks 6 montiert.

Die gewählten Neigungswinkel der konischen Flächen 25, 26 sind zum einen klein genug, damit bei dem verwendeten Kunststoffmaterial eine Selbsthem­ mung der zusammengesteckten Teile 5, 6 gewährleistet ist, wodurch keine zusätzlichen Mittel oder Maßnahmen zur Aufrechterhaltung dieses Steckzu­ stands bis zur nachfolgenden Sicherung durch den auf das Griffstück 6 aufgeschraubten Steckteil 16 erforderlich sind. Zum andern sind diese Winkel so unterschiedlich gewählt, daß eine minimale Gesamtlänge der in­ einandergesteckten Teile 5, 6 erreicht ist.

Schließlich wird noch der Kontaktträger 11 auf den Stutzen 21 des Ver­ teilstücks 5 so aufgesteckt, daß zur unverwechselbar richtigen Zuordnung von Klemmelementen 13 und Litzen 14 eine nicht sichtbare Codiernase des Kontaktträgers 11 in die Codierausnehmung 23 des Stutzens 21 eingreift, und anschließend die Überwurfmutter 15 auf den steckseitigen Abschnitt 18 des Griffstücks 6 aufgeschraubt. Dabei dringen die Kontaktspieße 20 der­ art axial in die Endbereiche der zugehörigen Litzenadern 35 ein, daß die Litzendrähte durch Radialkräfte verdichtet und zusammen mit der Litzenisolierung unter hohem Druck gegen die Innenwand der Kanäle 27 ge­ preßt werden, wodurch nicht nur eine hohe Klemmkraft sondern durch Kalt­ verschweißung von Litzendrähten und Kontaktspießen 20 auch eine dauerhaft sichere elektrische Kontaktierung gewährleistet ist. Trotz der hohen, im wesentlichen radial wirkenden Klemmkraft lassen sich nach Abschrauben der zweiten Überwurfmutter 15 die Kontaktelemente mit den damit einstückigen Kontaktspießen leicht aus den Litzen und den Kontaktkammern herausziehen. Der gesamte Kabelsteckverbinder ist damit so aufgebaut, daß alle Teile voneinander trennbar sind.

Der beschriebene, für den Anschluß beliebig konfigurierter Litzenkabel geeignete Kabelsteckverbinder zeichnet sich damit insgesamt durch mini­ male Abmessungen insbesondere im Klemmkontaktierungsbereich, einen einfa­ chen und kostengünstigen Aufbau sowie eine schnell und sicher durchführ­ bare Steckerkonfektionierung mit hohen Ansprüchen genügender Klemmkontak­ tierung und eine einfache Zerlegbarkeit zu Recyclingzwecken aus.

Claims (13)

1. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder mit einem Steckteil und einer Kabel­ aufnahme, zum Anschluß eines mehradrigen Litzenkabels dessen Einzel­ litzen zur axialen Kontaktierung ihrer steckseitigen Endabschnitte durch die als Kontaktspieße ausgebildeten kabelseitigen Endbereiche der in einem Kontaktträger des Steckteils angeordneten Kontaktelemente vorgesehen und bis zu einem Anschlag in rohrförmigen Kanälen eines Verteilstücks geführt und gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein kabelseitiger Endteil (24) des Ver­ teilstücks (5) als sich zum freien Ende hin konisch verjüngender Klemmbereich ausgebildet ist, dessen Außenkontur (25) an eine Innen­ kontur (26) des steckseitigen Abschnitts (18) eines rohrförmigen Griffstücks (6) der Kabelaufnahme (10) angepaßt ist und daß das je­ den Kanal (27) umfassende äußere Wandteil (33) wenigstens einen Längsschlitz (32) aufweist.

2. Kabelsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zwischen zwei Kanälen (27) liegenden Zwischenwände (30) we­ nigstens zum Teil Längsschlitze (31) aufweisen.

3. Kabelsteckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der rohrförmigen Kanäle (27) etwas geringer ist als der Außendurchmesser der nicht abisolierten Einzellitzen (4).

4. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kanäle (27) kabelseitig jeweils einen Einfüh­ rungstrichter (28) aufweisen.

5. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Neigungswinkel der konischen Außenflächen (25) des Klemmbereiches (24) des Verteilstücks (5) sowie der konischen Innenkontur (26) des steckseitigen Abschnitts (18) des Griffstücks (6) so gewählt ist, daß bei darin eingeführtem Verteilstück (5) eine Selbsthemmung zwischen Griffstück (6) und Verteilstück (5) besteht.

6. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mantelfläche (25) des Klemmbereiches (24) des Verteilstücks (5) und die damit zusammenwirkende Innenkontur (26) des steckseitigen Abschnitts (18) des Griffstücks (6) im Querschnitt mehreckig ausgebildet ist.

7. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Griffstück (6) kabelseitig einen Kabeleinfüh­ rungsabschnitt (17) aufweist, in den eine aus einem Federkäfig (8) einer Dichtung (7) und einer Druckschraube (9) bestehende Kabelver­ schraubung einführbar ist.

8. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steckteil (16) und das Verteilstück (5) mit­ einander durch eine Schnapp- oder Schraubverbindung, insbesondere eine Überwurfmutter (15) verbindbar sind.

9. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei montiertem Steckverbinder (1) das Verteilstück (5) mit einer Codierausnehmung (23) in eine angepaßte Codiernase des Steckteils (16) eingreift.

10. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verteilstück (5) ein Kunststoffspritzgußteil ist.

11. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verteilstück (5) einen steckseitigen Stutzen (21) aufweist, in dem die Kanäle (27) achsparallel verlaufen.

12. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Anschlag für die Einzellitzen (4) am stecksei­ tigen Ende der Kanäle (27) des Stutzens (21) des Verteilstücks (5) jeweils ein Ringbund (29) vorgesehen ist.

13. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am steckseitigen Ende der Kanäle des Stutzens des Verteilstücks jeweils eine dünne, von Kontaktspießen durchdringbare Wand als Anschlag für die Einzellitzen vorgesehen ist.