DE4441303A1 - Elektrische Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung mit einer Steckeraufnahme und einem Steckerstift, insbe­ sondere einem im Querschnitt runden Steckerstift, wobei die Steckeraufnahme eine Aufnahmekammer aufweist und in der Aufnahmekammer eine in Axialrichtung komprimierbare, einzelne Windungen aufweisende Wendelfeder angeordnet ist.

Eine derartige elektrische Steckverbindung ist in der Form bekannt, daß in Steckrichtung vor der Wendelfeder ein in der Aufnahmekammer axial verschiebbares Kontakt­ stück angeordnet ist, mit welchem der Steckerstift in stirnflächigen elektrischen Kontakt bei einem Einsteck­ vorgang tritt. Weiter ist es bekannt, eine rohrförmige Steckeraufnahme vorzusehen, auf welcher auf einer Außen­ fläche eine Wendelfeder aufgeschoben ist, wobei eine Win­ dung der Wendelfeder durch einen Durchbruch in der Steckeraufnahme sekantenartig das Innere der Steckeraufnahme durchsetzt. Der Steckerstift wird bei einem Einsteckvor­ gang durch die sekantenartig verlaufende Windung gegen eine Innenfläche der Steckeraufnahme gedrückt, so daß auf diese Weise der gewünschte elektrische Kontakt zu­ stande kommt.

Diese bekannten Steckverbindungen sind jeweils in ver­ schiedener Hinsicht nicht zufriedenstellend. Im Hinblick auf das axial verschiebbare Kontaktstück kommt es zwi­ schen dem Kontakt stück und dem Steckerstift nur auf einer vergleichsweise sehr geringen Fläche zu einem elektrischen Kontakt. Es ergeben sich aufgrund der klei­ nen, punktförmigen Kontaktierungsfläche ein relativ hoher Verschleiß an den Kontaktierungsflächen, da Über­ schlags- und Abreißfunken sich genau im Bereich dieser Flächen bilden. Bei der Version mit der sekantenartig verlaufenden Federwindung ergibt sich eine relativ hohe Reibung zwischen dem Steckerstift und der Innenfläche der Steckeraufnahme. Der Verschleiß ist dabei besonders groß, wenn unter elektrischer Belastung gesteckt und gezogen wird. Durch Abreiß- und Überschlagsfunkenbildung im Bereich der Kontaktierung wird der mechanische Ver­ schleiß stark gefördert.

Im Hinblick auf den vorstehend beschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik der Erfindung darin gesehen, eine elektrische Steckverbindung anzuge­ ben, bei welcher einerseits ein möglichst geringer Ver­ schleiß auch bei hohen Steckzyklen auftritt, anderer­ seits die Steckkraft nicht zu hoch wird, dies alles bei guter und zuverlässiger elektrischer Kontaktierung.

Diese technische Problematik ist zunächst und im wesent­ lichen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, daß der Hauptdurchmesser der Windungen größer ist als ein Außendurchmesser des Steckerstiftes und daß eine oder wenige Kontaktwindungen einen gegenüber dem Hauptdurchmesser kleineren Kontakt­ durchmesser aufweisen, der auch kleiner ist als der Außendurchmesser des Steckerstiftes. Erfindungsgemäß ist eine elektrische Steckverbindung unmittelbar durch Ein­ stecken des Steckerstiftes in die Wendelfeder erreicht. Eine zuverlässige und reproduzierbare Kontaktierung ist hierbei überdies dadurch erzielt, daß im Verlauf der Wendelfeder eine programmierte Engstelle durch eine enger gelegte Windung vorgesehen ist. Aufgrund der gege­ benen geometrischen Verhältnisse schiebt sich der Steckerstift bei einem Einsteckvorgang zuverlässig in diese engere Windung, die Kontaktwindung, womit jedenfalls an dieser Stelle reproduzierbar der elektrische Kontakt gegeben ist. Bevorzugt ist auch vorgesehen, daß zufolge einer Zusammenwirkung zwischen einer solchen Kontaktwin­ dung und einem vorderen Bereich des Steckerstiftes die weiteren Windungen der Wendelfeder in einem vorderen Bereich der Wendelfeder in eine Kontaktanlage an den Steckerstift kommen. Dies stellt sich bspw. dann ein, wenn das vordere Ende des Steckerstiftes konisch oder kuppelförmig sich verjüngend ausgebildet ist. Durch die Zusammenwirkung mit der Kontaktwindung ergibt sich der Effekt, daß die Wendelfeder sich auszubiegen versucht. Dies führt im weiteren dazu, daß die in Steckrichtung zu der Kontaktwindung vorgelagerten Windungen der Wendelfe­ der sich einseitig an den Stecker anlegen. Im Ergebnis ist an einer Vielzahl von Stellen ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen dem Steckerstift und der Wendelfeder erreicht. Eine solche elektrische Steckver­ bindung ist bevorzugt an einem Haushaltsgerät wie einem Staubsauger oder einer Küchenmaschine ausgebildet. Bei einem Staubsauger bspw. zum Anschluß einer einen eigenen elektrischen Antrieb aufweisenden Elektroteppichbürste.

Bezüglich eines praktischen Anwendungsfalls ist auch bspw. auf die Gm.-Anmeldung 93 18 460.3 der Anmelderin zu verweisen. Die Steckverbindung kann sowohl als Steuer­ kontakt wie als Hauptstromkontakt Anwendung finden. Das erfindungsgemäße Steckersystem zeichnet sich auch da­ durch aus, daß dem in die Feder eintauchenden Stecker­ stift bis zum Eintreten der Stiftspitze in die Federein­ engung, die Kontaktwindung bzw. die Kontaktwindungen, kein nennenswerter Reibungswiderstand entgegengesetzt wird. Die elektrische Erstkontaktierung wird im Bereich der engliegenden Federwindungen der Einführungsöffnung geschlossen. Mit dem Erreichen der Kontaktwindungen beginnt die eigentliche elektrische Kontaktierung. Durch die sich zwischen Feder und der Spitze des Steckerstif­ tes aufbauende Kraft auf einen außermittigen Punkt der Feder wird die Feder um diesen Punkt kippend abgewin­ kelt. Dadurch legen sich dann in Überdeckung zu dem Steckerstift befindlichen Federwindungen auf die Oberflä­ che des Steckerstiftes und bilden insgesamt eine große Kontaktierungsfläche. Die geringe Reibung zwischen dem Steckerstift und den Federwindungen bis zur eigentlichen Kontaktierung hält den Verschleiß gering. Der notwendige Kontaktdruck zwischen der Wendelfeder und dem Stecker­ stift wird einerseits von der zwischen der Kontaktwin­ dung und der bis zu einer hinteren Stirnfläche verblei­ benden Restfeder axial, und andererseits durch Federab­ kippen und Windungsanlegen an den Stift radial erreicht. Die engliegenden Kontaktwindungen an der Einführungsöff­ nung ziehen als erst- bzw. letztkontaktierende Stelle die entstehenden Überschlags- und Abreißfunken beim Stecken und Ziehen unter elektrischer Belastung auf sich und halten den eigentlichen Kontaktierungsbereich frei von den dabei entstehenden Abbrandspuren. Das Maß der Kontaktüberdeckung, wie es bei Stecksystemen gemäß dem Stand der Technik angegeben wird, kann bei dem hier beschriebenen Steckersystem mit dem Steckervorschub gleichgesetzt werden, der zwischen dem Erreichen der Kontaktwindung und dem Blockzustand (Knöcherung) der zwischen der Kontaktwindung und der hinteren Stirnfläche der Aufnahmekammer verbleibenden Restfeder möglich ist. Die typischen mechanischen Eigenschaften der Wendelfeder und die konstruktive Auslegung des Durchmessers der Aufnahmekammer, der Aufnahmekammer und des Federeinfüh­ rungsbereiches, erlauben eine Zuführung des runden Steckerstiftes unter großem Winkelfehler, radialem und axia­ lem Versatz. Bei entsprechender Wahl des Federwerkstof­ fes und korrekter maßlicher Abstimmung des Federkontakt­ systems bleibt die Federkraft der Wendelfeder und damit die Kontaktkraft selbst bei extremen klimatischen Bedin­ gungen bis zum Lebensdauerende des Steckersystems erhal­ ten. Weiter schlägt die Erfindung vor, daß die Kontakt­ windung in Einsteckrichtung des Steckerstiftes zu einem hinteren Bereich der Wendelfeder versetzt angeordnet ist. Bpsw. ist die Kontaktwindung mindestens im zweiten Drittel der Wendelfeder ausgebildet, bevorzugt auch in der zweiten Hälfte der Wendelfeder. Es kann aber auch im Einzelfall eine andere Anordnung vorgenommen werden, da die Position der Kontaktwindung im Verlauf der Wendelfe­ der von der freien Stiftlänge, der maßlichen ungünstig­ sten Toleranzkette zwischen der Steckerstiftspitze und der Kontaktwindung sowie von der Ausgestaltung der Kon­ taktkammer und der Position des Kontaktelementes abhän­ gig ist. Die Wendelfeder selbst kann in üblicher Weise aus einem Federdraht bestehen. Ein vorderes Ende des Steckerstiftes kann verschiedenartig ausgebildet sein. Bspw. halbkugelförmig. Bevorzugt ist eine leicht konus­ förmige Ausbildung des vorderen Endes des Steckerstif­ tes. Die Wendelfeder insgesamt liegt geeigneterweise mit einer Vorspannung in der Steckeraufnahme bzw. der Aufnah­ mekammer ein. Damit wird ein Kontaktdruck der Wendelfe­ der zu einem Kontaktelement, das an einer hinteren Stirn­ fläche bspw. einliegt, wie weiter unten noch im einzel­ nen beschrieben, aufgebaut, um eine sichere elektrische Kontaktierung der wegführenden Litze zu gewährleisten. Wenn ein Steckerstift eingesteckt wird kann es, in Abhän­ gigkeit von der Vorspannung und dem Einsteckdruck zu einem Abheben der Wendelfeder von der stirnseitigen Anlage fläche der Einführungsöffnung der Aufnahmekammer kommen. Hingegen hebt die Wendelfeder beim Herausziehen des Steckerstiftes nicht von der stirnseitigen Anlageflä­ che am Kontaktelement ab. Eine Wandung der Aufnahmekam­ mer, die seitlich zu der Wendelfeder angeordnet ist, erstreckt sich bevorzugt mit einem Abstand, der minde­ stens etwa einem Durchmesser eines Federdrahtes, aus welchem die Wendelfeder besteht, entspricht zu der Wen­ delfeder. Ein Außendurchmesser der Wendelfeder wird beidseitig um mindestens 0,5 mm übertroffen. Dies gilt bspw. für kleine Stiftdurchmesser; das Federkontaktsy­ stem kann aber auch bei abweichender Auslegung einge­ setzt werden. Dadurch wird gewährleistet, daß die Wendel­ feder einem nicht zentriert herangeführten Steckerstift ausweichen kann, zur Vermeidung einer zu schnell anstei­ genden, verschleißfördernden Reibungskraft. Ein hinteres Ende der Wendelfeder ist weiter bevorzugt mit einem Kontaktelement verbunden, das unter Durchführung durch die Aufnahmekammer in radialer Richtung einen elektri­ schen Anschluß ermöglicht. Weiter kann das Kontaktele­ ment auch in axialer Richtung in die Aufnahmekammer eingepaßt sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Auf­ nahmekammer bevorzugt endseitig offen gestaltet. Das eingesetzte Kontaktteil, bspw. in der Aufnahmekammer von hinten eingesetzte Kontaktteil, ersetzt so die hintere Stirnfläche der Aufnahmekammer und bietet der Wendelfe­ der die Anlage am Federende. Zugleich ist hierdurch eine gute Kontaktierung zwischen der Wendelfeder und dem Kontaktteil erreicht. Weiter kann das Kontaktteil mit einem Crimpanschluß versehen sein, zum unmittelbaren Ancrimpen einer Litze.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Wendelfeder eine Spiralfeder ist, die einige Windungen aufweist, deren Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Steckerstiftes und welcher weitere Windungen aufweist, die einen gegenüber dem Außendurchmesser des Steckerstiftes kleineren Durch­ messer aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist die Wendelfeder also insgesamt trichterartig ausgebildet. Auch hier kommt es zu einer Kontaktanlage zwischen dem Steckerstift und den Windungen, deren Durchmesser gleich oder kleiner als ein Außendurchmesser des Steckerstiftes ist, wobei die Kontaktanlage hier über zwei, drei Windun­ gen etwa sich erstrecken kann. Durch eine entsprechende geometrische Auslegung der Wendelfeder und der Länge des Steckerstiftes ist sichergestellt, daß bei einem Ein­ steckvorgang der Steckerstift so weit in die Wendelfeder eingesteckt wird, daß das vordere Ende in der angespro­ chenen Weise mit den engeren Windungen, den Kontaktwin­ dungen, in Kontakt kommt. Die Spiralfeder ist weiter auch bevorzugt radial ausweichbar in der Steckeraufnahme angeordnet.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Ausgestaltung, bei welcher die Wendelfeder auf ein axial in der Aufnahmekammer verschiebbares Kontaktstück in Form einer Kontaktbuchse einwirkt. Wesentlich ist die besondere Ausgestaltung des Kontaktstückes. In diesem Zusammenhang schlägt die Erfindung vor, daß die Kontakt­ buchse eine Aufnahmeöffnung für den Steckerstift auf­ weist. Der Steckerstift liegt also nicht nur stirn­ flächig an der Kontaktbuchse im Kontaktzustand an, son­ dern ist in die Kontaktbuchse teilweise eingefahren. Darüber hinaus ist es bevorzugt, daß die Aufnahmeöffnung einen Einführtrichter aufweist. Abweichungen in der axialen Ausrichtung der Kontaktbuchse und des Stecker­ stiftes bei einem Einsteckvorgang können so vorteilhaft ausgeglichen werden. Ein weiterer besonderer Vorteil ist aber hinsichtlich des Einführtrichters auch dadurch gegeben, daß bei einem Herausziehen des Steckerstiftes aus der Kontaktbuchse ein Abreißfunken erst im Bereich des Aufnahmetrichters entsteht, dieser Aufnahmetrichter aber andererseits nicht für den elektrischen Kontakt verantwortlich ist. Etwaige Abnutzungserscheinungen an dem Einführtrichter beeinträchtigen also die elektrische Wirksamkeit des Kontaktes nicht. In weiterer Ausgestal­ tung ist vorgesehen, daß die Aufnahmeöffnung der Kontakt­ buchse in eine Fortsetzungsbohrung in der Kontaktbuchse übergeht, welche Fortsetzungsbohrung einen kleineren Durchmesser aufweist als der Steckerstift. Diese Fortset­ zungsbohrung ist geeigneterweise als Sackbohrung ausge­ bildet. Insgesamt führt dies auch in bevorzugter Weise zu einer Ausgestaltung, daß eine Kontaktfläche zum stirn­ flächigen Kontakt mit dem Steckerstift in der Kontakt­ buchse als kreisringförmige Fläche ausgebildet ist. Diese Kontaktfläche ist in weiterer bevorzugter Ausge­ staltung sphärisch gekrümmt gestaltet. Die Aufnahmeöff­ nung besitzt im übrigen auch bevorzugt einen geringfügig größeren Durchmesser als es ein Außendurchmesser eines zugeordneten Steckerstiftes ist. Hierdurch ist eine leichte Schiefstellung des Steckerstiftes auch in Kon­ taktzustand tolerierbar. An dem elektrischen Kontakt ändert sich hinsichtlich der kreisringförmigen, vorzugs­ weise sphärisch gekrümmten Kontaktfläche nichts.

Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich Ausführungs­ beispiele darstellt, erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines in eine Wendelfeder eingeführten Steckerstiftes mit elektrischem Kontakt;

Fig. 2 die Wendelfeder gemäß Fig. 1 in Einzeldarstel­ lung;

Fig. 3 die Wendelfeder gemäß Fig. 2 aufgenommen in eine Aufnahmekammer;

Fig. 4 Darstellung eines Einsteckvorgangs des Stecker­ stiftes in die Wendelfeder;

Fig. 5 eine Darstellung gemäß Fig. 3, mit alternati­ ven Kontaktelement;

Fig. 6 eine alternative Ausgestaltung des Gegenstan­ des gemäß Fig. 3;

Fig. 7 ein weiteres alternatives Steckersystem;

Fig. 8 das Steckersystem gemäß Fig. 7 beim Einstecken des Steckerstiftes;

Fig. 9 das Steckersystem gemäß Fig. 7 bzw. Fig. 8 bei eingestecktem Steckerstift;

Fig. 10 bis 13 eine Detaildarstellung der Vorgänge beim Einstecken bzw. Ausstecken eines Steckerstif­ tes der Anordnung gemäß der Fig. 7;

Fig. 14 eine weitere Querschnittsdarstellung einer Aufnahmekammer mit darin befindlicher Kontakt­ buchse;

Fig. 15 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Variante der Kontaktbuchse gemäß der Anordnung der Fig. 14, mit anschließendem Rastteil und Litzenanschlußteil;

Fig. 16 eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung des Kontaktbereiches der Kontaktbuchse mit eingeführtem Steckerstift;

Fig. 17 eine Darstellung gemäß Fig. 15 einer alternati­ ven Ausführungsform;

Fig. 18 eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung des Kontaktbereiches der alternativen Ausfüh­ rungsform der Fig. 17, in einer Darstellung gemäß Fig. 16.

Dargestellt und beschrieben ist, zunächst mit Bezug zu Fig. 1, eine elektrische Steckverbindung 1, die aus einer Wendelfeder 2 und einem Steckerstift 3 besteht. Die Wendelfeder 2 und der Steckerstift 3 sind elektrisch leitfähig. Durch Einstecken des Steckerstiftes 3 in die Wendelfeder 2 kann ein elektrischer Stromkreis 4 ge­ schlossen werden.

Wesentlich ist, daß die Wendelfeder 2, wie sich auch insbesondere aus Fig. 2 ergibt, überwiegend Windungen 5 eines gleichen (inneren) Hauptdurchmessers dh aufweist. Weiter weist die Wendelfeder 2 aber auch Kontaktwindun­ gen 6 auf, die einen gegenüber dem Hauptdurchmesser kleineren Kontaktmesser dk aufweisen. Der Hauptdurchmes­ ser dh ist um ein weniges größer als ein Außendurchmes­ ser d des Steckerstiftes 3, während ein Kontaktdurchmes­ ser dk kleiner ist als der Durchmesser d des Steckerstif­ tes 3.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Wendelfeder 2 in einer Aufnahmekammer 7 angeordnet ist. Die Wendelfeder 2 ist in die Aufnahmekammer 7 mit Vorspannung eingelegt, so daß sie an der vorderen Stirnfläche 8 bzw. der hinte­ ren Stirnfläche 9 der Aufnahmekammer 7 mit Vorspannung anliegt. Das Anliegen an der hinteren Stirnfläche 9 kann vermittels eines bzw. auf einem Kontaktelement 10 gege­ ben sein, das nachstehend noch näher beschrieben ist.

Weiter ist von Bedeutung, daß die Wendelfeder 2 derart in die Aufnahmekammer 7 eingelegt ist, daß sich zu einer Seitenwand 11 der Aufnahmekammer 7 ein radialer Frei­ stand a ergibt.

Die Aufnahmekammer 7 kann bspw. im Kunststoffspritzver­ fahren - gegebenenfalls zweiteilig zum Einlegen der Wendelfeder 2 - hergestellt sein. Außenseitig besitzt die Aufnahmekammer 7, einem vorderen Ende der Wendelfe­ der 2 zugeordnet, einen Einführtrichter 12, der in eine Einführöffnung 13 mündet. Die Einführöffnung 13 besitzt etwa einen Durchmesser, der einem Hauptdurchmesser dh der Windungen 5 entspricht.

In Fig. 4 ist der Vorgang beim Einstecken eines Steck­ stiftes in die Wendelfeder und der sich ergebende Kon­ taktzustand im einzelnen verdeutlicht.

Aus der oberen Darstellung ist zunächst ersichtlich, daß der Steckerstift 3 so weit in die Wendelfeder einge­ steckt wird, daß diese sich jedenfalls im Bereich ihrer freien Endwindungen 51 (etwas) zusammendrückt. Aufgrund der Geometrie der Kontaktwindungen 6 stellt sich bei eingeführtem Steckerstift 3 gemäß Fig. 4 eine Versetzung zwischen der Längsachse a′′ des Steckerstiftes 3 und der Mittelachse a′ der - unbeeinflußten - Wendelfeder ein. Aufgrund der gegebenen Geometrie, der kuppelförmigen Ausgestaltung einer Spitze des Steckerstiftes 3 und der naturgemäß schräg zur Mittelachse a′ verlaufenden Kontakt­ windungen 6 ergibt sich noch der wesentliche Effekt, daß die Wendelfeder 2 sich auszubiegen sucht. Diese Ausbie­ gung kann aber nur zu einem geringen Ausmaß erfolgen, was dazu führt, daß die Mittelachse a′ der Wendelfeder 2 verschoben wird und hierdurch auch eine Vielzahl von Hauptwindungen 5, die in Überdeckung zu dem Steckerstift 3 sind, einseitig, bei der dargestellten Ausführungsform in ihrem unteren Bereich, zur Anlage an den Steckerstift 3 kommen. Insgesamt sind damit eine Vielzahl von Windun­ gen, sowohl die Kontaktwindungen 6 wie auch Hauptwindun­ gen 5, in elektrischem Kontakt zu dem Steckerstift 3. Es ist eine sehr gute Kontaktierung sichergestellt.

Eine leitende Verbindung zwischen der Wendelfeder 2 und einer Spannungsquelle 14 (vgl. Fig. 1) des Stromkreises 4 kann im einzelnen durch das bereits angesprochene Kontaktelement 10 (vgl. Fig. 3) erreicht werden. Dieses Kontaktelement 10 besitzt eine plättchenförmige Kontakt­ fläche 14, die durch eine radiale Öffnung 15 in der Aufnahmekammer 7 in diese hineingesteckt ist. Sie liegt vor der hinteren Stirnwand 9 der Aufnahmekammer 7. Die Wendelfeder 2 ist in - vorderseitiger - Druckanlage auf das Plättchen 14. Ein abgespreizter Rastfuß 14′ des Kontaktelementes 10 kann in eine Ausnehmung 16 der Aufnahmekammer 7 eingelegt sein.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 ist alternativ ein Kontaktelement 18 vorgesehen, das abgespreizte Rastfüße 19 aufweist, die sich in entsprechenden Aussparungen der Innenwandung der Aufnahmekammer 7 abstützen. Durch die Vorspannung der Wendelfeder 2 ist so eine gesicherte Lage des Kontaktelementes 18 gegeben. Zusätzlich kann noch eine Einbaubegrenzung durch eine stirnflächige Stufe 21 der Aufnahmekammer 7 vorgesehen sein. Auch an das Kontaktelement 18 schließt sich eine Crimpverbin­ dungsstelle 20 an, in welcher in gleicher Weise eine Litze 17 crimpverbunden sein kann. Das Kontaktelement 18 ist insgesamt in seinem Querschnitt an den Innenquer­ schnitt der Aufnahmekammer 7 angepaßt ausgebildet, also bspw. kreisförmig.

Bei einer Ausführungsform der elektrischen Steckverbin­ dung gemäß Fig. 6 ist die Wendelfeder als Spiralfeder 22 ausgebildet. Sie verjüngt sich von einem größten Durch­ messer D1 an ihrem Anfang zu einem kleinsten Durchmesser D2 an ihrem Ende. Der Steckerstift 3 ist derart in die Spiralfeder 22 eingeführt, daß die größeren Durchmesser der Wendel der Spiralfeder 22 nicht an dem Steckerstift 3 anliegen, einige der kleineren Wendel mit kleinerem Durchmesser jedoch anliegen.

Die weiterhin alternativ angegebene elektrische Steckver­ bindung gemäß den Fig. 7 bis 13 besteht zunächst in übereinstimmender Weise aus einem Steckerstift 3 und einer Aufnahmekammer 7 mit einer darin befindlichen Wendelfeder 2. Die Wendelfeder 2 federt jedoch bei die­ ser Ausführungsform eine eigene Kontaktbuchse 23 ab. Diese Kontaktbuchse besteht im einzelnen aus einem quer­ schnittsgrößeren Endteil 24, das gegen eine Stirnfläche 25 unter der Vorspannung der Wendelfeder 2 in der Aufnah­ mekammer 7 anliegt. An dieses Endteil 24 ist einstückig ein vorderer querschnittdünnerer Bereich angeschlossen, in welchem eine Aufnahmeöffnung 26 für den Steckerstift 3 ausgebildet ist. Die Kontaktbuchse 23 ist jedoch insge­ samt, sowohl das Endteil 24 wie der vordere querschnitts­ dünnere Bereich, in der Aufnahmekammer 7 aufgenommen. Die Aufnahmeöffnung 26 weist vorderseitig einen Einführ­ trichter 27 auf. In der in Fig. 7 dargestellten Stel­ lung, in welcher das Endteil 24 an der Stirnfläche 25 anliegt, ergibt sich auch ein Versatz v bezüglich einer vorderen Stirnfläche 28 der Aufnahmekammer 7.

An die Aufnahmeöffnung 26 schließt sich über eine konus­ förmig sich verjüngende Kontaktfläche 29 eine Fortset­ zungsbohrung in Form einer Sackbohrung 30 kleineren Durchmessers - im Vergleich zu dem Durchmesser der Aufnahmeöffnung 26 - an. Die Sackbohrung 30 kann bspw. entstehende Schmutzteilchen aufnehmen.

In den Fig. 8 und 9 ist der Bewegungsvorgang beim Ein­ stecken des Steckerstiftes 3 dargestellt. Zunächst wird der Steckerstift 3 in die Aufnahmeöffnung 26 eingeführt und liegt sodann stirnseitig an der Kontaktfläche 29 an. Das vordere Ende des Steckerstiftes 3 kann, wie darge­ stellt, bspw. kuppelförmig gerundet sein.

Weiterhin wird ein solcher Druck auf den Steckerstift 3 ausgeübt, daß die Wendelfeder 2 zusammengedrückt wird und die Kontaktbuchse 23 in der Aufnahmekammer 7 zu einem hinteren Ende hin verschoben wird.

Wie weiter aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, kann sich in weiterer Fortführung an das Endteil 24 ein durch­ messerverjüngtes Kontaktteil 30′ anschließen, welches mit einer Litze 17 in an sich bekannter Weise verbunden ist. Die Wendelfeder 2 ist über das Kontaktteil 30′ geschoben. Hierbei ist es nicht erforderlich, daß eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktteil und der Wendelfeder 2 gegeben ist, da die Wendelfeder 2 bei dieser Ausführungsform nur eine abfedernde Funktion besitzt.

Der Steckerstift 3 und die Kontaktbuchse 23 sind aus einem für einen elektrischen Kontakt geeigneten Werk­ stoff hergestellt, bspw. aus einer Bronze-Legierung.

In den Fig. 10 bis 13 ist der Einführungsvorgang und die möglichen Verlagerungen des Steckerstiftes vergrößert im einzelnen dargestellt.

Zunächst ist in Fig. 10 ein Fall dargestellt, bei wel­ chem eine Längsachse a1 der Kontaktbuchse 23 nicht mit einer Längsachse a2 des Steckerstiftes 3 fluchtet. Auf­ grund des Einführungstrichters 27 ergibt sich jedoch eine Einführungswirkung, so daß der Steckerstift 3 gemäß Fig. 11 zur Mitte hin, d. h. zu der Achse a1 der Aufnah­ mebuchse 23 hin, abgelenkt wird. Hierbei kann immer noch ein Winkelversatz zwischen den Achsen a1 und a2 beste­ hen. Dies aufgrund der Tatsache, daß ein Durchmesser der Aufnahmeöffnung 26 um ein weniges größer ausgeführt ist als ein Außendurchmesser des Steckerstiftes 3. In Fig. 13 ist eine vollständige Fluchtung der Achsen a1 und a2 dargestellt. Wesentlich ist, daß der Ort der Entstehung des Abreißfunkens (Einführtrichter 27) von der Kontakt­ fläche 29 getrennt, d. h. axial distanziert ist. Bei einer kegelförmigen Ausbildung der Kontaktfläche 29 entsteht in Kombination mit einer gerundeten Spitze des Steckerstiftes 3 eine linienförmige Kontaktzone. Insge­ samt stellt diese Art der elektrischen Steckverbindung eine Kombination aus einer Stirnflächenkontaktierung und einer Umfangskontaktierung dar (letzteres über die Sei­ tenwände der Aufnahmeöffnung 26). Die Stecklänge der Steckverbindung setzt sich aus einer axialen Länge der Aufnahmeöffnung 26 und einem Federweg der Wendelfeder 2 zusammen. Der Federweg ist bestimmend für eine sogenann­ te Kontaktüberdeckung. Die beschriebenen maßlichen Ver­ hältnisse ermöglichen ein gewisses radiales Spiel des Steckerstifts 3 in der Aufnahmeöffnung 26. Die hierdurch auch gegebene Reibung der Steckerspitze an der Kontakt­ fläche wirkt sich positiv im Hinblick auf eine Selbstrei­ nigung der Kontaktoberflächen aus.

Bei der Ausführungsform der Fig. 14 ist in die Aufnahme­ kammer 7 eine Kontaktbuchse 23 einstecköffnungsseitig eingeschoben, welche eine Aufnahmeöffnung 26 für den Steckerstift 3 aufweist. Die Aufnahmeöffnung 26 schließt an einen Einführtrichter 27 an, der beim Ausführungsbei­ spiel der Fig. 14 durch einen Umbiegerand bzw. Umbördel­ rand gebildet ist, der sich hier ergibt. Im einzelnen ist die Kontaktbuchse 23 bei der Ausführungsform der Fig. 14 geometrisch aus zwei durchmesserunterschiedli­ chen röhrenförmigen, integral geformten Elementen zusam­ mengesetzt, wobei der durchmesserkleinere Teil nach innen umgeschlagen ist, so daß sich die angesprochene Biege- bzw. Bördelkante ergibt. Insgesamt ist die Kon­ taktbuchse 23 jedoch in Stanz-/Biegetechnik einteilig erstellt und umgeformt. In weiterer axialer Einsteckrich­ tung weist die Kontaktbuchse ein integral angeformtes Anschlagelement 31 auf, das eine zentrale Durchgangsöff­ nung 32 besitzt. Diese ist wiederum axial beabstandet zu einer weiteren axialen Durchgangsöffnung 33 in dem quer­ schnittsgrößeren Teil der Kontaktbuchse 23. Ein durch Umbördelung gebildeter Bodenbereich 33′ der Kontaktbuch­ se 23 dient einer Wendelfeder 34 zur Auflage. Anderssei­ tig stützt sich die Wendelfeder 34 an einem Rastteil 35 ab, das mittels radial ausweichender, widerhakenartig gebildeter Rastfüße 36 sich in radialen Aussparungen 37 der Aufnahmekammer 7 abstützt. Eine Axialbewegung des Rastteiles 35 in Einsteckrichtung des Steckerstiftes 3 ist hierdurch nicht möglich. An das Rastteil 35 schließt einstückig eine Crimphalterung 38 zur Befestigung mit einer Litze 39 an.

In Übereinstimmung im wesentlichen mit den Ausführungs­ formen der Fig. 7 bis 9 weist das Anschlagelement 31 eine kreisringförmige konische bzw. sphärisch gekrümmte Fläche auf, zum stirnflächigen Kontakt mit dem Stecker­ stift 3.

Bei dieser Ausführungsform wie auch den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 15 bis 18 ist insbesondere wesentlich, daß es aufgrund des Rastteiles 35 während des Steckvorganges nicht zu einer axialen Bewegung der Litze 39 kommen kann. Eine Montageerleichte­ rung entsteht dadurch, daß keine Feder über den Litzenan­ schluß 38 gefädelt werden muß.

Die Wendelfeder 34 ist selbstverständlich elektrisch leitfähig ausgebildet.

Bei der Ausführungsform der Fig. 15 ist das Rastteil 35′ integral eingeformt, durch eine radiale Aufweitung. Auch ist die Kontaktbuchse 23 integral mit dem Rastteil 35′ über ein Röhrenverbindungsteil 40 ausgebildet. Ansonsten ist Fig. 15 zu entnehmen, daß an das Rastteil 35′, wie auch bereits zuvor erläutert, sich die Crimpverbindung 38 in unmittelbarer Verbindung anschließt. Wesentlich ist darüber hinaus, daß die Kontaktbuchse 23 bei dieser Ausführungsform nicht axial beweglich ist.

Der Querschnittsdarstellung der Fig. 16 ist im einzelnen die günstige elektrische Kontaktierung in dem Anschlag­ element aufgrund der sphärisch gekrümmten Fläche zu entnehmen.

Die Ausführungsform der Fig. 17 und 18 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 15 und 16, mit der Ausnahme, daß die Kontaktbuchse 23 nicht mehr ein eingezogenes Teil aufweist, das die sphärisch gekrümmte Anschlagfläche ausbildet, sondern das Röhrenverbindungs­ teil 40 sich zu der Kontaktbuchse 23 hin konisch ver­ jüngt und im Bereich eines kleinsten Durchmessers in die sphärisch gekrümmte Fläche zum stirnflächigen Kontakt mit dem Steckerstift 3 übergeht. Hierbei verbleibt eine Durchgangsöffnung 32. Der Querschnittsdarstellung der Fig. 18 ist zu entnehmen, daß sich auch hierbei im we­ sentlichen gleiche Kontaktbedingungen ergeben, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 14 bis 16.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit auf zu­ nehmen.

Claims (26)

1. Elektrische Steckverbindung (1) mit einer Steckerauf­ nahme (7) und einem Steckerstift (3), insbesondere einem im Querschnitt runden Steckerstift (3), wobei die Steckeraufnahme (7) eine Aufnahmekammer aufweist und in der Aufnahmekammer eine in axialer Richtung komprimierbare, einzelne Windungen (5, 6) aufweisende Wendelfeder (2) angeordnet ist, wobei die Windungen (5) überwiegend einen gleichen Hauptdurchmesser (dh) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptdurchmesser (dh) größer ist als ein Außendurchmesser (d) des Steckerstiftes (3) und daß eine oder wenige Kontaktwindungen (6) einen gegen­ über dem Hauptdurchmesser (dh) kleineren Kontaktdurchmes­ ser (dk) aufweisen, der auch kleiner ist als der Außen­ durchmesser (d) des Steckerstiftes (3).

2. Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 1 oder insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zufolge einer Zusammenwirkung zwischen einer Kontakt­ windung (6) und einem vorderen Bereich des Steckerstif­ tes (3) die Windungen (5) in einem vorderen Bereich der Wendelfeder (2) in eine Kontaktanlage an den Stecker­ stift (3) kommen.

3. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwindung (6) in Einsteckrichtung des Steckerstiftes (3) zu einem hinteren Bereich der Wendelfeder (3) versetzt angeordnet ist.

4. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorderes Ende des Steckerstiftes (3) konusförmig ausgebildet ist.

5. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelfeder (2) mit Vorspannung in der Aufnahmekammer (7) einliegt.

6. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelfeder (2) nur stirnseitig in der Aufnahmekammer (7) anliegt.

7. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wandung der Auf­ nahmekammer (7) mit einem seitlich zu der Wendelfeder (2) angeordneten Abstand (a) angeordnet ist, der minde­ stens etwa einem Durchmesser des Federdrahtes, aus wel­ chem die Wendelfeder (2) besteht, entspricht.

8. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß ein hinteres Ende der Wendelfeder (2) mit einem Kontaktelement (10) verbunden ist, das unter Durchführung durch die Steckeraufnahmekam­ mer (7) in radialer Richtung einen elektrischen Anschluß ermöglicht.

9. Elektrische Steckverbindung (1) mit einer Steckerauf­ nahme (7) und einem Steckerstift (3), insbesondere einen im Querschnitt runden Steckerstift (3), wobei die Steckeraufnahme (7) eine Aufnahmekammer aufweist und in der Aufnahmekammer eine in axialer Richtung komprimierbare, einzelne Windungen (5) aufweisende Wendelfeder (2) ange­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelfeder eine Spiralfeder (22) ist, die einige Windungen auf­ weist, deren Durchmesser größer ist als ein Außendurch­ messer des Steckerstiftes (3), und welche weitere Windun­ gen aufweist, die einen gegenüber dem Außendurchmesser des Steckerstiftes (3) kleineren Durchmesser aufweisen.

10. Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 9 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (22) radial ausweichbar in der Steckeraufnah­ me (7) angeordnet ist.

11. Elektrische Steckverbindung (1) mit einer Steckerauf­ nahme (7) und einem Steckerstift (3), insbesondere einen im Querschnitt runden Steckerstift (3), wobei die Steckeraufnahme (7) eine Aufnahmekammer aufweist und in der Aufnahmekammer eine in axialer Richtung komprimierbare, einzelne Windungen aufweisende Wendelfeder (2) angeord­ net ist, wobei die Wendelfeder auf eine Kontaktbuchse (23) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ buchse (23) eine Aufnahmeöffnung (26) für den Stecker­ stift (3) aufweist.

12. Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 11 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (26) einen Einführtrichter (27) aufweist.

13. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der An­ sprüche 11 oder 12 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (26) in eine Fortsetzungsbohrung (30) übergeht, welche einen kleine­ ren Durchmesser aufweist als der Steckerstift (3).

14. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsetzungsbohrung eine Sackboh­ rung (30) ist.

15. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der An­ sprüche 11 bis 14 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktfläche (29) zum stirnflä­ chigen Kontakt mit dem Steckerstift (3) in der Kontakt­ buchse (23) als kreisringförmige Fläche ausgebildet ist.

16. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der An­ sprüche 11 bis 15 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (20) sphärisch gekrümmt ist.

17. Elektrische Steckverbindung (1) mit einer Steckerauf­ nahme (7) und einem Steckerstift (3), insbesondere einem im Querschnitt runden Steckerstift (3), wobei die Steckeraufnahme (7) eine Aufnahmekammer aufweist und in der Aufnahmekammer eine Kontaktbuchse (23) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbuchse (23) eine Aufnahmeöffnung (26) für den Steckerstift (3) aufweist.

18. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (26) einen durch einen Umbiege- bzw. Bördelrand gebilde­ ten Einführtrichter (27) aufweist.

19. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (26) durch ein Anschlagelement (31) abgeschlossen ist, wobei das Anschlagelement (31) eine zentrale Durchgangs­ öffnung (32) aufweist.

20. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (31) eine kreisringförmige konische bzw. sphärisch ge­ krümmte Fläche ausbildet, zum stirnflächigen Kontakt mit dem bevorzugt stirnseitig abgerundet ausgebildeten Steckerstift (3).

21. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, wobei in axialer Verlängerung zu der Kontaktbuch­ se (23) ein Kontaktteil angeschlossen ist, bspw. in Form einer Crimpverbindung (38) zur elektrischen Verbindung mit einer Litze (39), dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen der Kontaktbuchse (23) und dem Kontaktteil (38) ein Rastteil (35) ausgebildet ist, zur axialen Verrast­ ung in der Aufnahmekammer (7).

22. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastteil (35) über eine Wendelfeder (34) mit der Kontaktbuchse (23) elektrisch verbunden ist.

23. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastteil (35) über widerhakenartige Stützfüße (36) in der Aufnahmekam­ mer (7) festgelegt ist.

24. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastteil (35) eine gegenüber der Aufnahmekammer querschnittsgrößere Umfangsrippe (35′) aufweist, zur axialen Festlegung des Rastteiles (35) in einer zugeordneten Umfangsausnehmung der Aufnahmekammer (7).

25. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbuchse (23) durch Einstülpung bzw. Umbördelung eines Rohrelemen­ tes gebildet ist.

26. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß an die zentrale Durchgangsöffnung (32) des Anschlagelementes ein sich trichterförmig erweiterndes Verbindungsteil (Rohrteil (40)) anschließt.