EP1424750A1 - Elektromechanische Steckvorrichtung mit drehbarem Kabelabgangsteil - Google Patents

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EP1424750A1
EP1424750A1 EP02026276A EP02026276A EP1424750A1 EP 1424750 A1 EP1424750 A1 EP 1424750A1 EP 02026276 A EP02026276 A EP 02026276A EP 02026276 A EP02026276 A EP 02026276A EP 1424750 A1 EP1424750 A1 EP 1424750A1
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EP
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plug
contact
drum
contact carrier
carrier drum
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Stephan Schauz
Manfred Schütte
Barbara Günthner
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Festo SE and Co KG
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Festo SE and Co KG
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    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts

Definitions

  • the present invention relates to an electromechanical Plug-in device, the one for electrical and mechanical Connection formed with a connector counterpart Connector having, with a rotatable Jardinabgangsteil Is provided.
  • an electromechanical Plug-in device with a connector for electrical and mechanical connection with a connector counterpart is formed and the cable outlet part with one for electrical connection to an outgoing cable provided circuit carrier and one at the cable outlet part About its longitudinal axis rotatably mounted contact carrier drum has, wherein the contact carrier drum over the first Has plug contacts, which at the cable outgoing part pioneering axial front of the contact carrier drum accessible are to move in the direction of the longitudinal axis the contact carrier drum plugging movement with second Plug contacts of the connector counterpart electrically to be contactable and facing at the cable outlet part axial back of the contact carrier drum with first Berntontive lake are provided, regardless of the currently between the cable outlet part and the contact carrier drum assumed relative rotational position with axially opposite provided on the circuit carrier second Berntonrome lake contacted or contacted.
  • the first and / or second Bermmun at least partially circular or circular arc-shaped with lying on the longitudinal axis of the contact carrier drum Curvature center formed.
  • the contact carrier drum in the direction of its longitudinal axis with respect to the cable outlet part limited mobility, where they are not permanently connected Connector counterpart so from the circuit board axially moved away is that the first and second Bermmux lake do not touch.
  • the axial mobility may for example be a few tenths of a millimeter.
  • the Cable outlet part can be easily twisted in this state and be positioned. Only at the final fixing of the Connector counterpart is the contact carrier drum through the connector counterpart in the direction of the circuit carrier shifted so that the first and second touch contacts establishing an electrical connection pressed against each other. Through this mutual pressing can at the same time a certain rotationally fixed fixation the Jardinabgangsteils achieved with respect to the contact carrier drum so that wear-promoting constant minimal Rotational movements are excluded.
  • the angular fixation can be supported by that at the contact carrier drum an engagement contour is provided in the through the connector counterpart acted state of the contact carrier drum in positive Anti-rotation locking engagement with the cable outlet part arrives.
  • plug contacts is achieved by the one Cartridge drum performs as a 3D-MID component, in the the first plug contacts at least partially by using MID technology formed by structured electrical conductors are.
  • the plug-in device can be designed so that the Connector has channel-like plug-in receptacles, the refer to pin-like second plug contacts of the connector counterpart put on. It is also possible a reverse design with contact pins on the contacting drum, in the production of the connector in socket-like second plug contacts of the connector counterpart plunge.
  • both the contact carrier drum and the connector counterpart can be relatively simple, by training annular Sealing projections on the cable outlet part, reliable Sealing measures are implemented, which prevent intrusion Impurities or liquid in terms of Contacting sensitive areas of the plug-in device prevent. You can at least the tightness standard in this way IP 65 guarantee.
  • the plug-in device allows compliance with a small height in the direction of the longitudinal axis of the contact carrier drum. In addition, if necessary, the number of required items are kept very low.
  • the electromechanical plug is a connector 1, which provides a releasable electrical and mechanical Connection with a connector counterpart 2 can go down.
  • the connector counterpart is for example Component of an electrical device that uses electrical Signals is to supply or even such electrical Outputs signals. It can be with the electrical device for example, a sensor or an electronic Act control device in the field of automation technology.
  • the connector counterpart 2 is cup-shaped and has a bottom 3 to which a sleeve-shaped Wall section 4 connects, with an external thread. 5 is provided.
  • the bottom 3 is of several anchored therein second plug contacts 6 passes through the pin-like design are and the one end with the associated electrical Device are contacted (not shown) while using their front end portions axially in the from the bottom 3 and from sleeve-like wall section 4 bounded interior 7 of the Protruding connector counterpart 2.
  • the connector 1 is suitably as an angle plug educated. It contains, inter alia, a cable outlet part 8 and a contact carrier drum 12, wherein the contact carrier drum 12 with respect to its longitudinal axis 13 rotatable on the Cable outlet part 8 is mounted.
  • the cable outlet part 8 has a plastic material existing housing 14 into which a preferably plate-like trained circuit substrate 15 is embedded. He wears an electrical detail not shown in detail Circuit, for example, metallic conductive structures with or without additional electronic components, and is electrically connected to the wires 16 of an electrical cable 17, with one end in a cable outlet section 18 of the housing 14 is embedded and from there from the connector 1 goes off or leads away.
  • the cable 17 and the wires 16 are indicated only by dash-dotted lines.
  • the cable outlet section 18 is transverse and in particular rectangular aligned with the longitudinal axis 13.
  • the essentially cylindrical contact carrier drum 12 has two opposing forehead areas, hereinafter referred to as axial front 21 and axial Rear 22 are designated.
  • the contact carrier drum 12 has a mono- or multi-part carrier body 23 Plastic material on the first electrical plug contacts 24th are arranged.
  • the first plug contacts 24 are at the cable outlet part 8 pioneering axial front 21 of the contact carrier drum 18 accessible to an electrical connector with the second plug contacts 6 of the connector counterpart 2 to allow.
  • the first plug contacts 24 - in the embodiment of Figures 1 to 11 are three pieces - each with at least one axially oriented first Berzieruttonization 25, each of which a facing second Berziertive configuration 26 in the direction of Longitudinal axis 13 opposite, in a contacting area 27 of the circuit substrate 15 are provided.
  • the free rotation of the Jardinabgangsteils 8 is given as long as until the connector 1 and the connector counterpart 2 mutually axially, that is in the direction of Longitudinal axis 13, are braced.
  • This distortion is effected by a sleeve-like fastening nut 32, the rotatable on the housing 14 of the Jardinabgangsteils 8 and axially is fixed captive, taking the contact carrier drum 12 coaxially surrounds with radial distance.
  • On its inner circumference is it with a male thread 5 complementary Internal thread 33 provided.
  • the connector 1 With the axial front of the contact carrier drum 12 in the interior of the connector counterpart 2 inserted, with the first and second Plug contacts 24, 6 get into plug-in engagement.
  • the cable outlet part 8 is still relative to the contact carrier drum 12 rotatable, in turn, by the mentioned Plug-in engagement, with respect to the connector counterpart. 2 is rotationally fixed.
  • the fastening nut 32 is on the sleeve-like Wall section of the connector counterpart 2 screwed on and tightened.
  • the axial insertion depth becomes between the first and second plug contacts 24, 6 further increases and at the same time the connector counterpart 2 in the direction of the longitudinal axis 13 to the housing 14 of Jardinabgangsteils 8 used, wherein it Contact carrier drum 12 presses against the circuit carrier 15, so that the first and second contact pads 25, 26 tightly clamped together. In this way, the set rotational position releasably firmly fixed.
  • the circuit carrier 15 of the design according to FIGS. 1 to 11 is a circuit board.
  • a design in the form of a preferably likewise plate-like, 3D-MID support structure, as in the circuit carrier 15a of Embodiment according to Figures 12 and 13 is the case.
  • the housing material is expediently a soft, translucent material that respects the existing Requirements for kink protection and leakproofness optimized has been.
  • the - in place the contact carrier drum 12 - equipped with button contacts 28 is, for example, by means of laser structuring or hot stamping with the desired layout. Consequently can over a simple sprayed carrier a number of Variants of plug devices cost-effective equipped and adapted to changing requirements.
  • the carrier body 23 has several along distributed circumferentially distributed groove-like recesses 35, each pass from the front 21, where they some places are covered radially on the outside.
  • a first covered one Range results from the fact that the groove-like depressions 35 - at the same axial height - of first web sections 36 of the carrier body 23 are bridged so that resulting in axially continuous window-like openings 37.
  • Another covered area of the groove-like depressions 35 results from second web portions 38 of the carrier body 23, located in the region of the axial front side 21 the contact carrier drum 12 are located. They limit to the axial Front side 21 open channel-like plug-in receptacles 42nd over part of its length, in which the pin-like second Plug contacts 6 are inserted.
  • the groove-like recesses 35 are circumferentially metallic coated, wherein the metal layers first electrical conductors 43 form, the components of the first plug contacts 24th are.
  • the groove-like recesses 35 - like from Figure 11 shows - a trapezoidal contoured Cross-section, both their base and their Base face converging flanks to form the mentioned first electrical conductor 43 metallically lined are.
  • the first electrical occur Head 43 from the groove-like recesses 35 and lead to the front side in the support body 23 introduced receiving recesses 44, in which the already mentioned resilient button contacts 28, producing an electrically conductive Connection to the first electrical conductors 43, firmly inserted are.
  • the button contacts 28 may be made of a continuous molybdenum spring wire consist, which pressed into a cylindrical shape was and has resilient properties. In this way a very high contact reliability is achieved. If necessary the button contact 28 can be supplemented with a contact stamp or be replaced by a spring-stamp unit. It would also be conceivable, instead of the button contacts 28 a Permanently elastic contact material to be used in the Receiving recesses 44 of the carrier body 23 is dispenst whereby a fixing of the contacts by means of conductive adhesive is eliminated.
  • button contacts 28 also conductive, point and / or annular Structures from the already mentioned permanently elastic contact material -
  • an electrically conductive Sealant or conductive adhesive - find use.
  • the contact material can directly on the first electrical conductor 43 be applied. It is also possible with the contact material filled via on the corresponding first electrical conductor of the contact carrier drum 12.
  • the contact carrier drum 12 is a in Figure 5 indicated axial dimension "a" in the direction of Longitudinal axis 13 with respect to the cable outlet part 8 limited movable.
  • the axial movement play “a” becomes the contact carrier drum 12 awarded for example by the fact that the contact carrier drum 12, with its axial back 22 ahead, rotatable and at the same time axially captive in one of a depression formed drum receptacle 53 of the housing 14 of the Jardinabgangsteils 8 is plugged, to which the second Berhausenrome lake 26 having contacting region 27 of Circuit carrier 15 leads.
  • the drum holder 53 has a circumferential radial recess 54 into which the contact carrier drum 12 with one or more radially outwardly projecting Holding projections 55 engages the axial dimensions smaller are as those of the radial recess 54.
  • the applied in the embodiment of two-component injection molding technology in MID technology has manufacturing technology Advantages. So can the first electrical Ladder 43 forming metallizations very simply designed that will always be two, ideally three, however Contact surfaces during insertion of the particular cylindrical designed pin-like second plug contacts 6 in the trapezoidal contoured groove-like depressions 35 arise.
  • the contact carrier drum 12 can first as a first component a plastic material, from the back 22 to approximately the front 21 through Central part of the carrier body 23 are injection-molded, in which the groove-like recesses 35 are formed, using the MID technique to obtain the first electrical Ladder 43 are metallized.
  • a second component of the carrier body 23 formed a sleeve-like outer part 57, wherein However, the groove-like depressions 35 remain free. It arise only the already mentioned bridging the groove-like recesses 35 through the outer part 57 belonging first and second land portions 36, 38.
  • the outer part 57 forms several preferably tongue-like formed, resilient holding elements 58, the the groove-like recesses 35 in the region of the channel-like Plug receptacles 42 following the second web sections 38 overlap at the open side.
  • These retaining elements 58 are elastically resiliently spring back to the longitudinal axis 13 deformable.
  • the fastening nut 32 is screwed tight, dives the sleeve or collar-like Wall section 4 of the connector counterpart 2 axially in the fastening nut 32 and pushes axially over the the holding elements 58 having the front longitudinal section the contact carrier drum 12.
  • the Holding elements 58 on a suitably shaped Beauftschungspartie 62 - for example, a nose-like radial projection - acted upon by the sleeve-like wall portion 4 and after radially inward toward the base of the groove-like depressions 35 displaced. They act on the inserted ones second plug contacts 6 and press this reinforced against the first electrical conductor 43, so a very safe electrical contacting takes place.
  • On the holding elements 58 may be waived under certain circumstances, if in use of the plug device hardly vibrations are expected and by the other radial biasing measures a secure contact between the first and second plug contacts 24, 6 is ensured.
  • a tooth-like Engaging contour 67 which is axially toward the cable outlet part 8 has and in the material of the housing 14th penetrates when the contact carrier drum 12 through the connector counterpart 2 is moved accordingly.
  • Special Recesses on the housing 14 are unnecessary when the Housing material is sufficiently elastic to prevent penetration the engagement contour 67 to allow.
  • Figures 16 and 17 show a modified contact carrier drum 12, on the above in connection with a possible Design of the measures for the realization of the second Berntonrome lake 26 has already been briefly mentioned. Furthermore consists in this contact carrier drum 12 of the carrier body 23 of several components, and that of an elongated Kern 68, on the opposite ends two head parts 72, 73 are placed.
  • the core 68 exists from the outer circumference originally completely metallized Plastic material from which by targeted material removal required for the realization of the first plug contacts 24 electrical conductors were structured (not shown). The structuring can be done, for example, by scratching the metal surfaces surrounding the outer surfaces take place.
  • On the outer circumference of the core 68 is also a longitudinal extending positioning groove 74, in the inner periphery of the Head parts 72, 73 engage provided positioning projections, when the head parts 72, 73 are attached.
  • Figures 18 and 19 finally corresponds basically those of Figures 1 to 11, wherein only at the first plug contacts 24 instead of channel-like Plug-in receptacles for pin-like second plug contacts of Connector counterpart 2 now contact pins 75 are provided are at the axial front 21 of the contact carrier drum 12 protrude and plug into complementary Socket-like second plug contacts of the connector counterpart 2 are formed.
  • the connector 2 according to Figures 18 and 19 thus represents a jack while he at the other embodiments each formed as a plug is.
  • the first plug contacts 24 continue to contain first electrical conductors 43 in the groove-like recesses 35 on Extend the outer circumference of the carrier body 23 and through Web portions 76 are bridged locally, so that circumferentially completely closed insertion openings 77 result in the contact pins 75, with simultaneous contact the first electrical conductor 43, are firmly anchored.
  • the contact pins 75 for example, shot or be inserted and fixed by gluing. Also a direct one Injection through the plastic material of the carrier body 23 is possible.
  • the contact pins 75 can by means of a suitable contact material, for example, solder or conductive adhesive, with the first electrical conductors 43 are connected. As already in the other embodiments are also here to Realization of electrical conductors stamping-bending parts usable.
  • the first electrical conductors 43 may also be of the inner surfaces of metal bushings are formed, which one anchored in the carrier body 23 of the contact carrier drum 12. to Generation of a resilient clamping force, the metal bushings slotted at least partially.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Es wird eine elektromechanische Steckvorrichtung vorgeschlagen, die einen Steckverbinder (1) aufweist, der zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem Steckverbinder-Gegenstück (2) ausgebildet ist. Der Steckverbinder (1) enthält ein Kabelabgangsteil (8) mit einem Schaltungsträger (15) und einer relativ zum Kabelabgangsteil (8) verdrehbaren Kontaktträgertrommel (12). Letztere verfügt über erste Steckkontakte (24) zur Kontaktierung von an dem Steckverbinder-Gegenstück (2) ausgebildeten zweiten Steckkontakten (6). Außerdem enthalten die ersten Steckkontakte (24) an der axialen Rückseite (22) der Kontaktträgertrommel (12) vorgesehene erste Berührkontaktflächen (25), die so mit am Schaltungsträger (15) angeordneten zweiten Berührkontaktflächen (26) zusammenarbeiten, dass das Kabelabgangsteil (8) in unterschiedlichen Drehpositionen bezüglich der Kontaktträgertrommel (12) positionierbar ist. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanische Steckvorrichtung, die einen zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem Steckverbinder-Gegenstück ausgebildeten Steckverbinder aufweist, der mit einem verdrehbaren Kabelabgangsteil ausgestattet ist.
Bei elektromechanischen Steckvorrichtungen besteht oftmals das Problem, dass das vom Steckverbinder abgehende Kabel, insbesondere wenn es sich um einen Winkelstecker handelt, einen ungünstigen Verlauf hat und mit benachbarten Bauteilen kollidiert. Dies trifft beispielsweise für Steckvorrichtungen zu, die bei der elektrischen Kontaktierung von Sensoren in Verbindung mit Positionserfassungsmaßnahmen bei fluidbetätigten Antrieben eingesetzt werden. Häufig werden dann die abgehenden Kabel zur Umgehung von Hindernissen stark abgebogen, was zu Beschädigungen führen kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromechanische Steckvorrichtung zu schaffen, durch die sich die Beschädigungsgefahr in Verbindung mit dem vom Steckverbinder abgehenden Kabel verringern lässt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine elektromechanische Steckvorrichtung mit einem Steckverbinder, der zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem Steckverbinder-Gegenstück ausgebildet ist und der ein Kabelabgangsteil mit einem zur elektrischen Verbindung mit einem abgehenden Kabel vorgesehenen Schaltungsträger sowie eine an dem Kabelabgangsteil um ihre Längsachse verdrehbar gelagerte Kontaktträgertrommel aufweist, wobei die Kontaktträgertrommel über erste Steckkontakte verfügt, die an der vom Kabelabgangsteil wegweisenden axialen Vorderseite der Kontaktträgertrommel zugänglich sind, um im Rahmen einer in Richtung der Längsachse der Kontaktträgertrommel erfolgenden Steckbewegung mit zweiten Steckkontakten des Steckverbinder-Gegenstückes elektrisch kontaktierbar zu sein und die an der dem Kabelabgangsteil zugewandten axialen Rückseite der Kontaktträgertrommel mit ersten Berührkontaktflächen versehen sind, die ungeachtet der momentan zwischen dem Kabelabgangteil und der Kontaktträgertrommel eingenommenen relativen Drehposition mit axial gegenüberliegend am Schaltungsträger vorgesehenen zweiten Berührkontaktflächen kontaktiert oder kontaktierbar sind.
Bei hergestellter elektromechanischer Verbindung ist somit nur die Relativposition zwischen der die ersten Steckkontakte aufweisenden Kontaktträgertrommel und dem kontaktierten Steckverbinder-Gegenstück fest vorgegeben, während das Kabelabgangsteil relativ zur Kontaktträgertrommel und mithin auch relativ zum Steckverbinder-Gegenstück variabel drehwinkelmäßig positionierbar ist, um das abgehende Kabel wunschgemäß auszurichten. Die Verdrehbarkeit ist zwar bereits bei zur Kontaktträgertrommel koaxialem Kabelabgang von Vorteil, weil sich ein Verdrillen des abgehenden Kabels vermeiden lässt. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung jedoch bei Steckverbindern, die als Winkelstecker ausgebildet sind, sodass der Kabelabgang quer zur Längsachse der Kontaktträgertrommel orientiert ist. Die elektrische Verbindung zwischen der Kontaktträgertrommel und dem Kabelabgangsteil erfolgt durch erste und zweite Berührkontaktflächen an zum einen der axialen Rückseite der Kontaktträgertrommel und zum anderen einem mit dem abgehenden Kabel verbundenen oder zu verbindenden Schaltungsträger des Steckverbinders, wobei zwischen einander zugeordneten Paaren erster und zweiter Berührkontaktflächen sowohl ein ständiger Kontakt möglich ist oder auch nur ein Kontakt bei hergestellter elektromechanischer Verbindung, wobei zuvor, während der drehwinkelmäßigen Ausrichtung des Kabelabgangsteils, zur vermeidung von Verschleiß noch kein elektrischer Kontakt zwischen den ersten und zweiten Berührkontaktflächen vorliegt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
zweckmäßigerweise sind die ersten und/oder zweiten Berührkontaktflächen zumindest teilweise kreisring- oder kreisbogenförmig mit auf der Längsachse der Kontaktträgertrommel liegendem Krümmungszentrum ausgebildet.
Durch entsprechend variable Ausgestaltung des Schaltungsträgers können sehr einfach unterschiedliche Layoutvarianten realisiert werden. Der Schaltungsträger kann beispielsweise als Leiterplatte oder als 3D-MID-Trägerstruktur ausgebildet werden (MID=Moulded Interconnect Device).
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der eine winkelmäßig unbegrenzte Verdrehbarkeit zwischen dem Kabelabgangsteil und der Kontaktträgertrommel gegeben ist. Dadurch wird eine uneingeschränkte drehwinkelmäßige Positionierung ermöglicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontaktträgertrommel in die Richtung ihrer Längsachse mit Bezug zum Kabelabgangsteil begrenzt beweglich, wobei sie bei nicht fest angeschlossenem Steckverbinder-Gegenstück so vom Schaltungsträger axial abgerückt ist, dass sich die ersten und zweiten Berührkontaktflächen nicht berühren. Die axiale Beweglichkeit kann beispielsweise wenige zehntel Millimeter betragen. Das Kabelabgangsteil kann in diesem Zustand sehr leicht verdreht und positioniert werden. Erst beim endgültigen Fixieren des Steckverbinder-Gegenstückes wird die Kontaktträgertrommel durch das Steckverbinder-Gegenstück in Richtung zum Schaltungsträger verlagert, sodass die ersten und zweiten Berührkontakte unter Herstellung einer elektrischen Verbindung fest gegeneinander gedrückt werden. Durch dieses gegenseitige Anpressen kann gleichzeitig eine gewisse drehfeste Fixierung des Kabelabgangsteils mit Bezug zur Kontaktträgertrommel erreicht werden, sodass Verschleiß fördernde ständige minimale Drehbewegungen ausgeschlossen werden.
Die drehwinkelmäßige Fixierung kann dadurch unterstützt werden, dass an der Kontaktträgertrommel eine Eingriffskontur vorgesehen wird, die im durch das Steckverbinder-Gegenstück beaufschlagten Zustand der Kontaktträgertrommel in formschlüssigen Verdrehsicherungseingriff mit dem Kabelabgangsteil gelangt.
Es besteht prinzipiell die Möglichkeit, die ersten Steckkontakte der Kontaktträgertrommel in Stanz-Biege-Technik oder in Gestalt von eingelegten Metallbuchsen auszuführen. Eine wesentlich bessere Variabilität bei der Integration der ersten Steckkontakte wird allerdings dadurch erzielt, dass man die Kontaktträgertrommel als 3D-MID-Komponente ausführt, bei der die ersten Steckkontakte zumindest partiell von durch MID-Technologie strukturierten elektrischen Leitern gebildet sind.
Die Steckvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass der Steckverbinder über kanalartige Steckaufnahmen verfügt, die sich auf stiftartige zweite Steckkontakte des Steckverbinder-Gegenstückes aufstecken lassen. Möglich ist allerdings auch eine umgekehrte Bauform mit Kontaktstiften an der Kontaktierungstrommel, die bei Herstellung der Steckverbindung in buchsenartige zweite Steckkontakte des Steckverbinder-Gegenstückes eintauchen.
Zwischen einerseits dem Kabelabgangsteil und andererseits sowohl der Kontaktträgertrommel als auch dem Steckverbinder-Gegenstück können relativ einfach, durch Ausbildung ringförmiger Dichtungsvorsprünge am Kabelabgangsteil, zuverlässige Abdichtmaßnahmen realisiert werden, die ein Eindringen von Verunreinigungen oder Flüssigkeit in die hinsichtlich der Kontaktierung empfindlichen Bereiche der Steckvorrichtung verhindern. Man kann auf diese Weise wenigstens den Dichtheitsstandard IP 65 gewährleisten.
Insgesamt ermöglicht die Steckvorrichtung die Einhaltung einer kleinen Bauhöhe in der Richtung der Längsachse der Kontaktträgertrommel. Außerdem kann bei Bedarf die Anzahl der erforderlichen Einzelteile sehr gering gehalten werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1
eine erste Bauform eines als Winkelstecker ausgebildeten Steckverbinders der erfindungsgemäßen Steckvorrichtung, in einer perspektivischen Darstellung in einer Ansicht schräg von unten,
Figur 2
den Steckverbinder aus Figur 1 in einer Seitenansicht,
Figur 3
eine Unteransicht des Steckverbinders aus Figuren 1 und 2 mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus Figur 2,
Figur 4
in perspektivischer Darstellung einen Längsschnitt durch die Steckvorrichtung mit auf ein Steckverbinder-Gegenstück aufgestecktem Steckverbinder vor dem Festziehen und dem daraus resultierenden axialen Verspannen von Steckverbinder und Steckverbinder-Gegenstück,
Figur 5
die Anordnung aus Figur 4 in einer zweidimensionalen Schnittdarstellung,
Figur 6
eine vergrößerte Darstellung des Kontaktierungsbereiches zwischen Steckverbinder und Steckverbinder-Gegenstück aus der Anordnung gemäß Figuren 4 und 5, wobei die mechanische Verbindung festgezogen ist, sodass Steckverbinder und Steckverbinder-Gegenstück axial verspannt sind,
Figur 7
eine Einzeldarstellung der bei der Anordnung gemäß Figuren 1 bis 6 vorhandenen Kontaktträgertrommel, die als Zweikomponenten-MID-Spritzgußteil ausgebildet ist, in einer Ansicht schräg von oben auf die axiale Rückseite,
Figur 8
eine Seitenansicht der in Figur 7 abgebildeten Kontaktträgertrommel,
Figur 9
eine Unteransicht der Kontaktträgertrommel mit Blickrichtung gemäß Pfeil IX aus Figur 8 auf die axiale Vorderseite,
Figur 10
eine Draufsicht auf die Kontaktträgertrommel der Figuren 7 bis 9 mit Blickrichtung gemäß Pfeil X aus Figur 8 auf die axiale Rückseite,
Figur 11
einen Querschnitt durch die Kontaktträgertrommel der Figuren 7 bis 10 gemäß Schnitt Linie XI-XI aus Figur 8,
Figur 12
eine Variante der elektromechanischen Steckvorrichtung, wobei lediglich der Schaltungsträger und die Kontaktträgertrommel des Steckverbinders abgebildet sind und wobei der Schaltungsträger als 3D-MID-Komponente ausgebildet ist,
Figur 13
eine Einzeldarstellung des 3D-MID-Schaltungsträgers aus Figur 12 in einer perspektivischen Ansicht schräg von unten,
Figur 14
die bei der Variante gemäß Figur 12 verwendete Kontaktträgertrommel in einer perspektivischen Einzeldarstellung,
Figur 15
eine Draufsicht der Kontaktträgertrommel aus Figur 14 mit Blickrichtung gemäß Pfeil XV auf die axiale Rückseite,
Figur 16
eine weitere mögliche Bauform der Kontaktträgertrommel in einer perspektivischen Einzeldarstellung, wobei die an ihr vorgesehenen ersten Berührkontaktflächen ringförmig ausgebildet sind und aus einem dauerelastischen Kontaktwerkstoff bestehen,
Figur 17
die Kontaktträgertrommel aus Figur 16 in einer Explosionsdarstellung zur Verdeutlichung eines bevorzugten Mehrkomponenten-Aufbaus mit einem zentralen Kern und zwei von entgegengesetzten Stirnseiten her aufgesetzten Kopfteilen, .
Figur 18
den ebenfalls als Winkelstecker ausgebildeten Steckverbinder einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Steckvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung mit Ansicht schräg von unten, wobei abweichend zu den bisherigen Bauformen die zur Kontaktierung mit dem Steckverbinder-Gegenstück ausgebildeten Bestandteile der ersten Signalkontakte als Kontaktstifte ausgebildet sind, die zum Einstecken in buchsenartige zweite Steckkontakte des nicht dargestellten Steckverbinder-Gegenstückes dienen, und
Figur 19
eine Einzeldarstellung der bei dem Steckverbinder gemäß Figur 18 integrierten Kontaktträgertrommel in einer perspektivischen Darstellung.
Beginnend mit der in Figuren 1 bis 11 gezeigten Ausführungsform der elektromechanischen Steckvorrichtung ist ein Steckverbinder 1 vorgesehen, der eine lösbare elektrische und mechanische Verbindung mit einem Steckverbinder-Gegenstück 2 eingehen kann. Das Steckverbinder-Gegenstück ist beispielsweise Bestandteil eines elektrischen Gerätes, das mit elektrischen Signalen zu versorgen ist oder selbst solche elektrischen Signale ausgibt. Es kann sich bei dem elektrischen Gerät beispielsweise um einen Sensor oder um ein elektronisches Steuergerät auf dem Sektor der Automatisierungstechnik handeln.
Das Steckverbinder-Gegenstück 2 ist becherförmig ausgebildet und verfügt über einen Boden 3, an den sich ein hülsenförmiger Wandabschnitt 4 anschließt, der mit einem Außengewinde 5 versehen ist. Der Boden 3 ist von mehreren darin verankerten zweiten Steckkontakten 6 durchsetzt, die stiftartig ausgebildet sind und die einenends mit dem zugeordneten elektrischen Gerät kontaktiert sind (nicht dargestellt), während sie mit ihrem vorderen Endbereichen axial in den vom Boden 3 und vom hülsenartigen Wandabschnitt 4 umgrenzten Innenraum 7 des Steckverbinder-Gegenstücks 2 hineinragen.
Der Steckverbinder 1 ist zweckmäßigerweise als winkelstecker ausgebildet. Er enthält unter anderem ein Kabelabgangsteil 8 und eine Kontaktträgertrommel 12, wobei die Kontaktträgertrommel 12 bezüglich ihrer Längsachse 13 verdrehbar an dem Kabelabgangsteil 8 gelagert ist.
Das Kabelabgangsteil 8 verfügt über ein aus Kunststoffmaterial bestehendes Gehäuse 14, in das ein bevorzugt plattenartig ausgebildeter Schaltungsträger 15 eingebettet ist. Er trägt eine in ihren Details nicht näher dargestellte elektrische Schaltung, beispielsweise metallisch leitende Strukturen mit oder ohne zusätzliche elektronische Komponenten, und ist elektrisch mit den Adern 16 eines elektrischen Kabels 17 verbunden, das mit einem Ende in einem Kabelabgangsabschnitt 18 des Gehäuses 14 eingebettet ist und von dort aus vom Steckverbinder 1 abgeht beziehungsweise wegführt. Das Kabel 17 und die Adern 16 sind nur strichpunktiert angedeutet. Der Kabelabgangsabschnitt 18 ist quer und insbesondere rechtwinkelig zur Längsachse 13 ausgerichtet.
Die im Wesentlichen zylindrisch gestaltete Kontaktträgertrommel 12 verfügt über zwei einander entgegengesetzte Stirnbereiche, die im Folgenden als axiale Vorderseite 21 und axiale Rückseite 22 bezeichnet seien. Die Kontaktträgertrommel 12 besitzt einen ein- oder mehrteiligen Trägerkörper 23 aus Kunststoffmaterial, an dem erste elektrische Steckkontakte 24 angeordnet sind.
Die ersten Steckkontakte 24 sind an der vom Kabelabgangsteil 8 wegweisenden axialen Vorderseite 21 der Kontaktträgertrommel 18 zugänglich, um eine elektrische Steckverbindung mit dem zweiten Steckkontakten 6 des Steckverbinder-Gegenstückes 2 zu ermöglichen. Im Bereich der axialen Rückseite 22 der Kontaktträgertrommel 12 sind die ersten Steckkontakte 24 - beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 11 sind dies drei Stück - mit je mindestens einer axial orientierten ersten Berührkontaktfläche 25 versehen, denen jeweils eine zugewandte zweite Berührkontaktfläche 26 in Richtung der Längsachse 13 gegenüberliegt, die in einem Kontaktierungsbereich 27 des Schaltungsträgers 15 vorgesehen sind.
Während die ersten Berührkontaktflächen 25 an zu den ersten Steckkontakten 24 gehörenden, axial federnden Knopfkontakten 28 vorgesehen sind, sodass sich punktuelle Kontaktflächen ergeben, enthalten die zweiten Berührkontaktflächen 26 mehrere bezüglich der Längsachse 13 konzentrisch zueinander angeordnete kreisringförmige Strukturen. Entsprechend dem radialen Abstand dieser kreisringförmigen zweiten Berührkontaktflächen 26 sind die ersten Berührkontaktflächen 25 unterschiedlich weit von der Längsachse 13 beabstandet. Dies hat zur Folge, dass bei einer Rotation der Kontaktträgertrommel 12 um ihre Längsachse 13 mit Bezug zum Kabelabgangsteil 8, die punktuell verteilten ersten Berührkontaktflächen 25 entlang der Kreislinie der jeweils gegenüberliegenden zweiten Berührkontaktfläche 26 bewegt werden. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, durch paarweisen Kontakt erster und zweiter Berührkontaktflächen 25, 26 ungeachtet von der momentanen drehwinkelmäßigen Ausrichtung des Kabelabgangsteils 8 bezüglich der Kontaktträgertrommel 12 eine elektrische Verbindung zwischen den ersten Steckkontakten 24 der Kontaktträgertrommel 12 und der mit den zweiten Berührkontaktflächen 26 verbundenen Schaltung des Schaltungsträgers 15 herzustellen.
Durch die kreisförmige Gestalt der zweiten Berührkontaktflächen 26 ist eine winkelmäßig unbegrenzte Verdrehbarkeit zwischen dem Kabelabgangsteil 8 und der Kontaktträgertrommel 12 gegeben, wobei in jeder Drehwinkelstellung die erwähnte elektrische Verbindung möglich ist.
Befindet sich eine erste Berührkontaktfläche 25 auf der Längsachse 13 der Kontaktträgertrommel 12, erfordert die zugeordnete zweite Berührkontaktfläche 26, wie beim Ausführungsbeispiel, keine ringförmige Gestalt. Es genügt dann eine einfache punktuelle Kontaktfläche. Ist eine unbegrenzte drehwinkelmäßige Ausrichtung nicht gewünscht, kann an Stelle kreisringförmiger zweiter Berührkontaktflächen 26 auch eine in sich nicht geschlossene kreisbogenförmige Gestaltung gewählt werden.
Die freie Drehbarkeit des Kabelabgangsteils 8 ist solange gegeben, bis der Steckverbinder 1 und das Steckverbinder-Gegenstück 2 gegenseitig axial, das heißt in der Richtung der Längsachse 13, verspannt sind. Dieses Verspannen wird bewirkt durch eine hülsenartig ausgebildete Befestigungsmutter 32, die am Gehäuse 14 des Kabelabgangsteils 8 verdrehbar und axial unverlierbar fixiert ist, wobei sie die Kontaktträgertrommel 12 mit radialem Abstand koaxial umschließt. An ihrem Innenumfang ist sie mit einem zum Außengewinde 5 komplementären Innengewinde 33 versehen.
Um die gewünschte elektrische Verbindung herzustellen, wird der Steckverbinder 1 mit der axialen Vorderseite der Kontaktträgertrommel 12 in den Innenraum des Steckverbinder-Gegenstückes 2 eingesteckt, wobei die ersten und zweiten Steckkontakte 24, 6 in Steckeingriff gelangen. In diesem Zustand ist das Kabelabgangsteil 8 noch relativ zur Kontaktträgertrommel 12 verdrehbar, die ihrerseits, durch den erwähnten Steckeingriff, bezüglich dem Steckverbinder-Gegenstück 2 drehfest fixiert ist.
Nachdem das Kabelabgangsteil 8 in die gewünschte Drehposition gebracht wurde, wird die Befestigungsmutter 32 auf den hülsenartigen Wandabschnitt des Steckverbinder-Gegenstückes 2 aufgeschraubt und festgezogen. Dabei wird die axiale Einstecktiefe zwischen den ersten und zweiten Steckkontakten 24, 6 noch weiter vergrößert und gleichzeitig wird das Steckverbinder-Gegenstück 2 in Richtung der Längsachse 13 an das Gehäuse 14 des Kabelabgangsteils 8 herangezogen, wobei es die Kontaktträgertrommel 12 gegen den Schaltungsträger 15 drückt, sodass die ersten und zweiten Berührkontaktflächen 25, 26 fest miteinander verspannt werden. Auf diese Weise wird die eingestellte Drehposition lösbar fest fixiert.
Während die Figuren 4 und 5 den lediglich zusammengesteckten und noch nicht durch die Befestigungsmutter 32 festgezogenen Zustand zeigen, offenbart die Figur 6 den Zustand bei festgezogener Befestigungsmutter 32, sodass die elektrische Verbindung sicher hergestellt und die eingestellte Drehposition fixiert ist.
Der Schaltungsträger 15 der Bauform gemäß Figuren 1 bis 11 ist eine Leiterplatte. Möglich ist allerdings auch eine Bauform in Gestalt einer bevorzugt ebenfalls plattenartigen, 3D-MID-Trägerstruktur, wie dies bei dem Schaltungsträger 15a der Ausführungsform gemäß Figuren 12 und 13 der Fall ist. Bei der Herstellung wird der Schaltungsträger nach Bedarf mit Bauteilen und elektrischen Leitern bestückt und in diesem Zustand mit dem das Gehäuse 14 bildenden Kunststoffmaterial umspritzt. Das Gehäusematerial ist zweckmäßigerweise ein weiches, transluzentes Material, das hinsichtlich der bestehenden Anforderungen an den Knickschutz und die Dichtheit optimiert wurde.
Wird ein 3D-MID-Schaltungsträger verwendet, der - an Stelle der Kontaktträgertrommel 12 - mit Knopfkontakten 28 bestückt ist, so wird er beispielsweise mittels Laserstrukturierung oder Heißprägen mit dem gewünschten Layout versehen. Somit kann über einen einfachen gespritzten Träger eine Reihe von Varianten von Steckvorrichtungen kostengünstig ausgerüstet und an die wechselnden Anforderungen angepasst werden.
Bei der Bauform der Figuren 1 bis 11 ist die Kontaktträgertrommel 12 ein in Zwei-Komponenten-Spritzguß aus Kunststoffmaterial gefertigtes Bauteil, das in MID-Technik partiell metallisch beschichtet ist, um zumindest die wesentlichen Bestandteile der ersten Steckkontakte 24 zu realisieren.
Im Einzelnen verfügt der Trägerkörper 23 über mehrere entlang des Umfanges verteilt angeordnete nutartige Vertiefungen 35, die jeweils von der Vorderseite 21 durchgehen, wobei sie an einigen Stellen radial außen überdeckt sind. Ein erster überdeckter Bereich ergibt sich dadurch, dass die nutartigen Vertiefungen 35 - auf gleicher axialer Höhe - von ersten Stegabschnitten 36 des Trägerkörpers 23 überbrückt sind, sodass sich axial durchgehende fensterartige Durchbrechungen 37 ergeben.
Ein weiterer überdeckter Bereich der nutartigen Vertiefungen 35 ergibt sich durch zweite Stegabschnitte 38 des Trägerkörpers 23, die sich im Bereich der axialen Vorderseite 21 der Kontaktträgertrommel 12 befinden. Sie begrenzen zur axialen Vorderseite 21 hin offene kanalartige Steckaufnahmen 42 über einen Teil ihrer Länge, in die die stiftartigen zweiten Steckkontakte 6 einsteckbar sind.
Die nutartigen Vertiefungen 35 sind umfangsseitig metallisch beschichtet, wobei die Metallschichten erste elektrische Leiter 43 bilden, die Bestandteile der ersten Steckkontakte 24 sind. Bevorzugt haben die nutartigen Vertiefungen 35 - wie aus Figur 11 hervorgeht - einen trapezähnlich konturierten Querschnitt, wobei sowohl ihre Grundfläche als auch ihre zur Grundfläche hin konvergierenden Flanken zur Bildung des erwähnten ersten elektrischen Leiters 43 metallisch ausgekleidet sind.
An der axialen Rückseite 22 treten die ersten elektrischen Leiter 43 aus den nutartigen Vertiefungen 35 aus und führen zu stirnseitig in den Trägerkörper 23 eingebrachten Aufnahmevertiefungen 44, in die die schon erwähnten federnden Knopfkontakte 28, unter Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zu den ersten elektrischen Leitern 43, fest eingesetzt sind.
Die Knopfkontakte 28 können aus einem durchgehenden Molybdän-Federdraht bestehen, der in eine zylindrische Form gepresst wurde und federnde Eigenschaften besitzt. Auf diese Weise wird eine sehr hohe Kontaktsicherheit erreicht. Bei Bedarf kann der Knopfkontakt 28 noch mit einem Kontaktstempel ergänzt oder durch eine Feder-Stempel-Einheit ersetzt werden. Denkbar wäre es auch, an Stelle der Knopfkontakte 28 einen dauerelastischen Kontaktwerkstoff einzusetzen, der in die Aufnahmevertiefungen 44 des Trägerkörpers 23 dispenst wird, wodurch ein Fixieren der Kontakte mittels Leitklebstoff entfällt.
Um die Kontaktsicherheit weiter zu erhöhen, können an Stelle von Knopfkontakten 28 auch leitende, punkt- und/oder ringförmige Strukturen aus dem schon erwähnten dauerelastischen Kontaktwerkstoff - beispielsweise eine elektrisch leitfähige Dichtmasse oder Leitkleber - Verwendung finden. Der Kontaktwerkstoff kann direkt auf den ersten elektrischen Leiter 43 aufgebracht werden. Möglich ist auch eine mit dem Kontaktwerkstoff gefüllte Durchkontaktierung auf den entsprechenden ersten elektrischen Leiter der Kontaktträgertrommel 12.
Die letztgenannte Realisierungsform ist bei der Variante gemäß Figuren 16 und 17 verwirklicht. Man erkennt dort den an der axialen Vorderseite 21 in entsprechenden Vertiefungen 45 des Trägerkörpers 23 fixierten Kontaktwerkstoff 46 sowie angedeutete Durchkontaktierungen 47.
Alternativ zum Dispensen können auch vorgefertigte Ringe und Kugeln oder zylinder aus leitenden Materialen, beispielsweise O-Ringe, zur Bildung der ersten Berührkontaktflächen 25 installiert werden.
Die vorstehenden Ausführungen gelten in entsprechender Weise für die zweiten Berührkontaktflächen 26, wenn diese entsprechend ausgebildet werden sollen.
Verfügt die Steckvorrichtung über eine relativ hohe Polzahl bezüglich des Durchmessers, beispielsweise bei einer vierpoligen Bauform in M8-Ausführung, empfiehlt sich besonders der Einsatz eines MID-Schaltungsträgers, da hier sehr bequem die erforderliche räumlich getrennte Signalübertragung bezüglich der Kontaktträgertrommel 12 möglich ist. Deutlich wird dies bei der in Figuren 12 bis 15 gezeigten Bauform, bei der die zweiten Berührkontaktflächen 26 in Richtung der Längsachse 13 auf unterschiedlichem Höhenniveau verlaufen. Eine entsprechende höhenmäßige Abstufung ergibt sich dann auch bei den zugeordneten ersten Berührkontaktflächen 25 der Kontaktträgertrommel 12.
Es wäre prinzipiell möglich, die Steckvorrichtung so auszubilden, dass das Kabelabgangsteil 8 auch bei festgezogener Befestigungsmutter 32 relativ zur Kontaktierungstrommel 12 drehbeweglich bleibt. Daraus ergäbe sich jedoch eine gewisse Verschleißproblematik, wegen der aufeinander gleitenden ersten und zweiten Berührkontaktflächen 25, 26. Daher wird die bereits angedeutete Bauform als vorteilhaft erachtet, bei der das Kabelabgangsteil beim Anschlussvorgang durch das Anziehen der Befestigungsmutter - insbesondere eine Rändelmutter - unverdrehbar arretiert wird.
In diesem Zusammenhang ist die Kontaktträgertrommel 12 um ein in Figur 5 angedeutetes axiales Maß "a" in Richtung der Längsachse 13 mit Bezug zum Kabelabgangsteil 8 begrenzt beweglich.
Im nichtmontierten Zustand kann die Kontaktträgertrommel 12 somit die aus Figuren 4 und 5 ersichtliche, axial vom Schaltungsträger 15 um das Maß "a" abgerückte Ausgangsstellung einnehmen. In dieser Stellung sind die ersten und zweiten Berührkontaktflächen 25, 26 um das erwähnte Maß "a" zueinander beabstandet.
Bei der Installation des Steckverbinders 1 tauchen die stiftförmigen zweiten Steckkontakte 6 in die kanalartigen Steckaufnahmen 42 ein wobei sie unter den zweiten Stegabschnitten 38 hindurchgreifen und seitlich in Kontakt mit den ersten elektrischen Leitern 43 gelangen. Bereits durch die dabei entstehende Reibung wird die Kontaktträgertrommel 12 mitgenommen und in Richtung zum Schaltungsträger 15 verlagert.
Unterstützt wird dieser Mitnahmeeffekt beim Ausführungsbeispiel noch dadurch, dass sich die Steckaufnahmen 42 in Richtung zur axialen Rückseite 22 der Kontaktträgertrommel 12 im Querschnitt verjüngen, sodass die stiftartigen zweiten Steckkontakte 6 während des Anschlussvorganges allmählich zunehmend gegen die die nutartigen Vertiefungen 35 auskleidenden ersten elektrischen Leiter 43 gedrückt werden. Der sich verjüngende Querschnitt ergibt sich beim Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Tiefe der nutartigen Vertiefungen 35 axial in Richtung zum Schaltungsträger 15 hin abnimmt, wie dies in Figur 5 bei 48 angedeutet ist.
Wird die Befestigungsmutter 32 auf das Steckverbinder-Gegenstück 2 aufgeschraubt und somit das Kabelabgangsteil 8 in Richtung zum Steckverbinder-Gegenstück 2 gezogen, drückt nach Erreichen einer gewissen Aufschraubtiefe zusätzlich der Boden 3 des Steckverbinder-Gegenstücks 2 auf die vordere Stirnfläche 52 des Trägerkörpers 23, sodass dieser fest gegen den Schaltungsträger 15 vorgespannt wird (Figur 6).
Das axiale Bewegungsspiel "a" wird der Kontaktträgertrommel 12 beispielsweise dadurch verliehen, dass die Kontaktträgertrommel 12, mit ihrer axialen Rückseite 22 voraus, drehbar und zugleich axial unverlierbar in eine von einer Vertiefung gebildete Trommelaufnahme 53 des Gehäuses 14 des Kabelabgangsteils 8 eingesteckt ist, die zu dem die zweiten Berührkontaktflächen 26 aufweisenden Kontaktierungsbereich 27 des Schaltungsträgers 15 führt. Die Trommelaufnahme 53 hat eine umlaufende radiale Vertiefung 54, in die die Kontaktträgertrommel 12 mit einem oder mehreren nach radial außen ragenden Haltevorsprüngen 55 eingreift, deren axiale Abmessungen geringer sind als diejenigen der radialen Vertiefung 54. Durch den sich somit ergebenden Hinterschnitt wird die Kontaktträgertrommel 12 an einem Herausfallen gehindert. Gleichzeitig ermöglicht die Längendifferenz die gewünschte Verstellbarkeit um das Maß "a".
Es wäre prinzipiell möglich, die ersten Steckkontakte 24 aus metallischen Hülsen oder in Stanz-Biege-Technik auszuführen. Die beim Ausführungsbeispiel angewandte Zwei-Komponenten-Spritzgußtechnik in MID-Technologie hat jedoch fertigungstechnische Vorteile. So können die die ersten elektrischen Leiter 43 bildenden Metallisierungen sehr einfach so ausgelegt werden, dass immer zwei, im Idealfall jedoch drei definierte Kontaktflächen beim Einführen der insbesondere zylindrisch gestalteten stiftartigen zweiten Steckkontakte 6 in die trapezförmig konturierten nutartigen Vertiefungen 35 entstehen.
Bei der Herstellung der Kontaktträgertrommel 12 kann zunächst als erste Komponente ein aus Kunststoffmaterial bestehendes, von der Rückseite 22 bis annähernd zur Vorderseite 21 durchgehendes Zentralteil des Trägerkörpers 23 spritzgegossen werden, in dem die nutartigen Vertiefungen 35 ausgebildet sind, die mittels MID-Technik zum Erhalt der ersten elektrischen Leiter 43 metallisiert werden. An den Außenumfang des derart hergestellten Bauteils wird als zweite Komponente des Trägerkörpers 23 ein hülsenähnliches Außenteil 57 angeformt, wobei allerdings die nutartigen Vertiefungen 35 frei bleiben. Es ergeben sich lediglich die schon erwähnten Überbrückungen der nutartigen Vertiefungen 35 durch die zum Außenteil 57 gehörenden ersten und zweiten Stegabschnitte 36, 38.
Darüber hinaus bildet das Außenteil 57 mehrere bevorzugt zungenartig ausgebildete, federelastische Haltelemente 58, die die nutartigen Vertiefungen 35 im Bereich der kanalartigen Steckaufnahmen 42 im Anschluss an die zweiten Stegabschnitte 38 an der offenen Seite übergreifen. Diese Halteelemente 58 sind radial zur Längsachse 13 elastisch rückfedernd verformbar.
Beim Einführen in das Steckverbinder-Gegenstück 2 werden die Halteelemente 58 radial außen von dem hülsenartigen Wandabschnitt 4 des Steckverbinder-Gegenstückes 2 umschlossen. Solange die Befestigungsmutter 32 nicht betätigt ist, üben die Halteelemente 58 keine oder zumindest eine nur geringe Anpresskraft auf die stiftartigen zweiten Steckkontakte 6 quer zur Längsachse 13 aus. Somit ergibt sich eine die Metallisierungsschichten schonende elektrische Kontaktierung.
Wird anschließend die Befestigungsmutter 32 fest aufgeschraubt, taucht der hülsen- beziehungsweise kragenartige Wandabschnitt 4 des Steckverbinder-Gegenstückes 2 axial in die Befestigungsmutter 32 ein und schiebt sich axial über den die Halteelemente 58 aufweisenden vorderen Längenabschnitt der Kontaktträgertrommel 12. Bei dieser Bewegung werden die Halteelemente 58 an einer geeignet geformten Beaufschlagungspartie 62 - beispielsweise ein nasenartiger Radialvorsprung - von dem hülsenartigen Wandabschnitt 4 beaufschlagt und nach radial innen in Richtung zur Grundfläche der nutartigen Vertiefungen 35 verdrängt. Dabei beaufschlagen sie die eingesteckten zweiten Steckkontakte 6 und drücken diese verstärkt gegen die ersten elektrischen Leiter 43, sodass eine sehr sichere elektrische Kontaktierung stattfindet.
Durch die schräg verlaufende Grundfläche der nutartigen Vertiefungen 35 wird die Klemmwirkung zusätzlich unterstützt.
Auf die Halteelemente 58 kann unter Umständen verzichtet werden, wenn im Einsatz der Steckvorrichtung kaum Erschütterungen zu erwarten sind und durch die sonstigen radialen Vorspannmaßnahmen eine sichere Kontaktierung zwischen den ersten und zweiten Steckkontakten 24, 6 gewährleistet ist.
Bei fest angezogener Befestigungsmutter 32 ergibt sich eine zuverlässige Abdichtung der Trommelaufnahme 53 zur Umgebung hin. Dies resultiert unter anderem daraus, dass der hülsenartige Wandabschnitt 4 beim Heranziehen an das Gehäuse 14 mit seinem dem Boden 3 gegengesetzten vorderen Randabschnitt 63 koaxial in einen ersten ringförmigen Dichtungsvorsprung 64 eingepresst wird, der einstückig mit dem Gehäuse 14 des Kabelabgangsteils 8 ausgebildet ist und die Trommelaufnahme 53 konzentrisch umschließt.
Als weiter Abdichtmaßnahme sind die fensterartigen Durchbrechungen 37, die die kanalartigen Steckaufnahmen 42 zur Rückseite 22 der Kontaktträgertrommel 12 hin begrenzen, mit kapillar eingebrachtem Klebstoff 65 dicht verschlossen. Außerdem schließt am Außenumfang der Kontaktträgertrommel 12 ein zweiter, am Gehäuse 14 des Kabelabgangsteils 8 ausgebildeter ringförmiger Dichtungsvorsprung 66 den dem Schaltungsträger 15 zugewandten Endabschnitt der Trommelaufnahme 53 zur Umgebung hin dicht ab.
Die oben beschriebene drehfeste Arretierung zwischen dem Kabelabgangsteil 8 und der Kontaktträgertrommel 12 kann allein auf reibschlüssigem Kontakt zwischen beiden Komponenten basieren. Allerdings kann bei Bedarf, wie beim Ausführungsbeispiel, eine zusätzliche formschlüssige Arretierung vorgesehen sein.
Zum Erhalt der formschlüssigen Arretierung befindet sich an der Kontaktträgertrommel 12, insbesondere durch einstückige Anformung an den Trägerkörper 23 erhalten, eine verzahnungsartige Eingriffskontur 67, die axial in Richtung zum Kabelabgangsteil 8 weist und die in das Material des Gehäuses 14 eindringt, wenn die Kontaktträgertrommel 12 durch das Steckverbinder-Gegenstück 2 entsprechend verschoben wird. Besondere Vertiefungen am Gehäuse 14 erübrigen sich dabei, wenn das Gehäusematerial ausreichend elastisch ist, um das Eindringen der Eingriffskontur 67 zu ermöglichen.
Die Bauform der Figuren 12 bis 15 entspricht derjenigen der Figuren 1 bis 11, wobei lediglich der Schaltungsträger 15a sowie die Maßnahmen zur Realisierung der ersten und zweiten Berührkontaktflächen 25, 26 in der schon geschilderten Weise abweichen und exemplarisch auf die Halteelemente 58 verzichtet wurde.
Die Figuren 16 und 17 zeigen eine modifizierte Kontaktträgertrommel 12, auf die oben in Verbindung mit einer möglichen Gestaltung der Maßnahmen zur Realisierung der zweiten Berührkontaktflächen 26 bereits kurz eingegangen worden ist. Im Übrigen besteht bei dieser Kontaktträgertrommel 12 der Trägerkörper 23 aus mehreren Komponenten, und zwar aus einem länglichen Kern 68, auf den von entgegengesetzten Stirnseiten her zwei Kopfteile 72, 73 aufgesetzt sind. Der Kern 68 besteht aus am Außenumfang ursprünglich vollständig metallisiertem Kunststoffmaterial, von dem durch gezielten Materialabtrag die zur Realisierung der ersten Steckkontakte 24 erforderlichen elektrischen Leiter strukturiert wurden (nicht dargestellt). Die Strukturierung kann beispielsweise durch Einritzen der die Außenflächen umhüllenden Metallschicht erfolgen. Am Außenumfang des Kerns 68 befindet sich außerdem eine längs verlaufende Positioniernut 74, in die am Innenumfang der Kopfteile 72, 73 vorgesehene Positioniervorsprünge eingreifen, wenn die Kopfteile 72, 73 aufgesteckt werden.
Die Bauform der Figuren 18 und 19 schließlich entspricht grundsätzlich derjenigen der Figuren 1 bis 11, wobei lediglich bei den ersten Steckkontakten 24 an Stelle kanalartiger Steckaufnahmen für stiftartige zweite Steckkontakte des Steckverbinder-Gegenstückes 2 nunmehr Kontaktstifte 75 vorgesehen sind, die an der axialen Vorderseite 21 der Kontaktträgertrommel 12 vorstehen und zum Einstecken in komplementäre Buchsenartige zweite Steckkontakte des Steckverbinder-Gegenstückes 2 ausgebildet sind. Der Steckverbinder 2 gemäß Figuren 18 und 19 stellt also eine Buchse dar, während er bei den anderen Ausführungsbeispielen jeweils als Stecker ausgebildet ist.
Die ersten Steckkontakte 24 enthalten dabei weiterhin erste elektrische Leiter 43, die in nutartigen Vertiefungen 35 am Außenumfang des Trägerkörpers 23 verlaufen und die durch Stegabschnitte 76 lokal überbrückt sind, sodass sich umfangsseitig komplett geschlossene Einstecköffnungen 77 ergeben, in denen die Kontaktstifte 75, unter gleichzeitiger Kontaktierung der ersten elektrischen Leiter 43, fest verankert sind. Die Kontaktstifte 75 können beispielsweise eingeschossen oder eingelegt und durch Verkleben fixiert werden. Auch ein direktes Umspritzen durch das Kunststoffmaterial des Trägerkörpers 23 ist möglich.
Die Kontaktstifte 75 können mittels eines geeigneten Kontaktwerkstoffes, beispielsweise Lötzinn oder Leitklebstoff, mit den ersten elektrischen Leitern 43 verbunden werden. Wie schon bei den anderen Ausführungsformen sind auch hier zur Realisierung der elektrischen Leiter Stanz-Biege-Teile verwendbar.
Bei einem Einsatz einer Stanz-Biege-Technik anstelle der MID-Technik kann Blech in der gewünschten Form gestanzt, gebogen und umspritzt werden. Das Umspritzen kann unmittelbar mit der gewünschten Gehäuseform erfolgen, wobei es jedoch zweckmäßiger ist, einen Vorspritzling als Kern zu erzeugen, der das Stanz-Biege-Teil trägt und auf dem das Stanz-Biege-Teil in die gewünschten einzelnen Leiterzüge getrennt wird, um es anschließend mit der eigentlichen Gehäuseform zu umspritzen.
Alternativ können die ersten elektrischen Leiter 43 auch von den Innenflächen von Metallbuchsen gebildet werden, die man im Trägerkörper 23 der Kontaktträgertrommel 12 verankert. Zur Erzeugung einer federnden Klemmkraft können die Metallbuchsen zumindest partiell geschlitzt werden.

Claims (21)

  1. Elektromechanische Steckvorrichtung, mit einem Steckverbinder (1), der zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem Steckverbinder-Gegenstück (2) ausgebildet ist und der ein Kabelabgangsteil (8) mit einem zur elektrischen Verbindung mit einem abgehenden Kabel (17) vorgesehenen Schaltungsträger (15, 15a) sowie eine an dem Kabelabgangsteil (8) um ihre Längsachse (13) verdrehbar gelagerte Kontaktträgertrommel (12) aufweist, wobei die Kontaktträgertrommel (12) über erste Steckkontakte (24) verfügt, die an der vom Kabelabgangsteil (8) wegweisenden axialen Vorderseite (21) der Kontaktträgertrommel (12) zugänglich sind, um im Rahmen einer in Richtung der Längsachse (13) der Kontaktträgertrommel (12) erfolgenden Steckbewegung mit zweiten Steckkontakten (6) des Steckverbinder-Gegenstückes (2) elektrisch kontaktierbar zu sein und die an der dem Kabelabgangsteil (8) zugewandten axialen Rückseite (22) der Kontaktträgertrommel (12) mit ersten Berührkontaktflächen (25) versehen sind, die ungeachtet der momentan zwischen dem,Kabelabgangsteil (8) und der Kontaktträgertrommel (12) eingenommenen relativen Drehposition mit axial gegenüberliegend am Schaltungsträger (15, 15a) vorgesehenen zweiten Berührkontaktflächen (26) kontaktiert oder kontaktierbar sind.
  2. Steckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Berührkontaktflächen (25, 26) zumindest teilweise kreisring- oder kreisbogenförmig mit auf der Längsachse (13) der Kontaktträgertrommel (12) liegendem Krümmungszentrum ausgebildet sind.
  3. Steckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den kreisring- oder kreisbogenförmigen Berührkontaktflächen kooperierenden anderen Berührkontaktflächen von federnden Knopfkontakten (28) gebildet sind.
  4. Steckvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisring- oder kreisbogenförmigen Berührkontaktflächen (25, 26) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  5. Steckvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisring- oder kreisbogenförmigen Berührkontaktflächen (25, 26) auf gleichem oder unterschiedlichem axialen Höhenniveau liegen.
  6. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (15) eine Leiterplatte oder eine 3D-MID-Trägerstruktur ist.
  7. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine winkelmäßig unbegrenzte Verdrehbarkeit zwischen Kabelabgangsteil (8) und Kontaktträgertrommel (12).
  8. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktträgertrommel (12) in Richtung ihrer Längsachse (13) mit Bezug zum Kabelabgangsteil (8) begrenzt beweglich ist, derart, dass sie vom anzuschließenden Steckverbinder-Gegenstück (2) in Richtung zum Schaltungsträger (15) verlagerbar ist, wobei die ersten und zweiten Berührkontaktflächen (25, 26) gegeneinander gedrückt werden.
  9. Steckvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kontaktträgertrommel (12), insbesondere an deren axialer Rückseite (22), eine verzahnungsartige Eingriffskontur (67) angeordnet ist, die im durch das Steckverbinder-Gegenstück (2) beaufschlagten Zustand der Kontaktträgertrommel (12) in formschlüssigen Verdrehsicherungseingriff mit dem Kabelabgangsteil (8) gelangt.
  10. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktträgertrommel (12) eine 3D-MID-Komponente ist, deren erste Steckkontakte (24) zumindest partiell von durch MID-Technologie erzeugten elektrischen Leitern (43) gebildet sind.
  11. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktträgertrommel (12) über zur axialen Vorderseite (21) offene kanalartige Steckaufnahmen (42) verfügt, die zur Aufnahme stiftartiger zweiter Steckkontakte (6) des Steckverbinder-Gegenstückes (2) ausgebildet sind und die umfangsseitig mit mindestens einem zu den ersten Steckkontakten (24) gehörenden elektrischen Leiter (43) versehen sind, der vom eingesteckten zweiten Steckkontakt (6) kontaktierbar ist.
  12. Steckvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die kanalartigen Steckaufnahmen (42) von im Bereich des Außenumfanges der Kontaktträgertrommel (12) platzierten federelastischen Haltemitteln (58) begrenzt sind, die durch das angeschlossene Steckverbinder-Gegenstück(2) außen beaufschlagbar sind, sodass sie den in der betreffenden Steckaufnahme (42) befindlichen stiftartigen zweiten Steckkontakt (6) nach radial innen in Kontakt mit den elektrischen Leitern (43) der ersten Steckkontakte (24) drücken können.
  13. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die kanalartige Steckaufnahmen (42) einen trapezähnlich konturierten Querschnitt aufweisen, wobei sowohl ihre Grundfläche als auch ihre zur Grundfläche hin konvergierenden Flanken mit einem elektrischen Leiter (43) der ersten Signalkontakte (24) ausgekleidet sind.
  14. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Steckaufnahmen (42) in Richtung zur axialen Rückseite (22) zur Kontaktträgertrommel (12) im Querschnitt verjüngen, sodass die stiftartigen zweiten Steckkontakte (6) während des Anschlussvorganges zunehmend gegen die seitlich angeordneten elektrischen Leiter (43) der ersten Steckkontakte (24) gedrückt werden.
  15. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktträgertrommel (12) zu den ersten Steckkontakten (24) gehörende Kontaktstifte (75) aufweist, die an der axialen Vorderseite (21) vorstehen und zum Eingriff in buchsenartige zweite Steckkontakte des Steckverbinder-Gegenstückes (2) ausgebildet sind.
  16. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Berührkontaktflächen (25, 26) aus einem dauerelastischen Kontaktwerkstoff (46) bestehen, beispielsweise eine elektrisch leitfähige Dichtmasse oder ein Leitkleber.
  17. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelabgangsteil (8) ein aus Kunststoffmaterial bestehendes Gehäuse (14) aufweist, in das der Schaltungsträger (15) - insbesondere durch Umspritzen - eingebettet ist und das eine zu dem die zweiten Berührkontaktflächen (26) aufweisenden Kontaktierungsbereich (27) des Schaltungsträgers (15) führende Trommelaufnahme (53) aufweist, in die die Kontaktträgertrommel (12), mit ihrer axialen Rückseite (22) voraus, drehbar und zugleich axial unverlierbar eingesteckt ist.
  18. Steckvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (14) innerhalb der Trommelaufnahme (53) ein die Kontaktträgertrommel (12) konzentrisch umschließender erster ringförmiger Dichtungsvorsprung (64) ausgebildet ist, an den das Steckverbinder-Gegenstück (2) im angeschlossenen Zustand mit einem die Kontaktträgertrommel (12) umschließenden hülsenförmigen Wandabschnitt (4) unter Abdichtung angedrückt wird.
  19. Steckvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (14) innerhalb der Trommelaufnahme (53) ein die Kontaktträgertrommel (12) mit Dichtkontakt umschließender zweiter ringförmiger Dichtüngsvorsprung (66) ausgebildet ist.
  20. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine Kontaktträgertrommel (12) mit einem mehrteiligem Trägerkörper (23) mit einem im Ausgangszustand vollständig metallisierten und zum Erhalt der ersten Signalkontakte (24) durch mechanische Bearbeitung strukturierten Kern (68), auf den von entgegengesetzten Stirnseiten her zwei Kopfteile (72, 73) aufgesetzt sind, von denen das im Bereich der axialen Rückseite (22) befindliche Kopfteil (72) die ersten Berührkontaktflächen (25) trägt.
  21. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) als Winkelstecker ausgebildet ist.
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