EP1467441A2 - Schnellanschliessbare Steckverbindung in Spannzangentechnik - Google Patents

Schnellanschliessbare Steckverbindung in Spannzangentechnik Download PDF

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EP1467441A2
EP1467441A2 EP03028723A EP03028723A EP1467441A2 EP 1467441 A2 EP1467441 A2 EP 1467441A2 EP 03028723 A EP03028723 A EP 03028723A EP 03028723 A EP03028723 A EP 03028723A EP 1467441 A2 EP1467441 A2 EP 1467441A2
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EP
European Patent Office
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plug
socket
contact
cable
sleeve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03028723A
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English (en)
French (fr)
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EP1467441A3 (de
Inventor
Bernd Hagmann
Othmar Gaidosch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
Hirschmann Electronics GmbH
Original Assignee
Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
Hirschmann Electronics GmbH
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Publication date
Priority claimed from DE10323616A external-priority patent/DE10323616A1/de
Application filed by Hirschmann Electronics GmbH and Co KG, Hirschmann Electronics GmbH filed Critical Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
Publication of EP1467441A2 publication Critical patent/EP1467441A2/de
Publication of EP1467441A3 publication Critical patent/EP1467441A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01R13/5816—Means for relieving strain on wire connection, e.g. cord grip, for avoiding loosening of connections between wires and terminals within a coupling device terminating a cable comprising a separate cable clamping part for cables passing through an aperture in a housing wall, the separate part being captured between cable and contour of aperture
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    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/48—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member

Definitions

  • the invention relates to a plug or a socket of a connector for Quick connection technology according to the features of the preamble of the claim 1.
  • Quick-connect plug-in connections the sockets and associated plugs have are known.
  • a Cable has one or more lines, the end of each line with associated contact partners, which are arranged in the plug or socket, is connected.
  • the contact partners are, for example, contact pins of a plug or around socket elements of a socket.
  • two technologies are known, on the one hand the insulation displacement technology and on the other hand, the penetration technique. With both technologies, the ends of the Cables of the cable inserted into a wire receiving part, fixed in position there and with the insulation displacement technology at about the right angle from an insulation displacement contact penetrated so that this insulation displacement contact reaches the core of the line and so that the contact from this to the contact partner.
  • they are Insulation displacement contact and the contact partner formed in one piece.
  • penetration technology DE 44 18 259 C1
  • a spit is connected to the contact partner or formed in one piece and penetrates into the wire receiving part when the end of the line is inserted axially into the end of the line so that in this way the contact will be produced.
  • the invention is based on a plug or a socket Provide plug connection for the quick connection technology, which with regard to the Connection process and the contact security is further improved.
  • the contact partner for receiving the stripped End of the line has an area designed as a collet.
  • the stripped end of the wire is inserted into the collet and then the collet is closed, so that the stripped end of the cable is contact-safe there is arranged.
  • This enables tool-free assembly (assembly) of the Plug connection possible, so that for example screw-clamp contacts can be omitted.
  • the collet is spring-loaded when closed, a automatic adjustment of the contact due to this spring force, so that reliable contact reliability during the life of the plugs or sockets given is. This contact reliability is also important in the event of interference (e.g. temperature changes, Vibrations and the like).
  • collet Another advantage of the collet can be seen in the fact that stripped ends with different diameters are used can be. This means that only one plug or socket is provided must be, even if cables are to be used, which are within the cable have several lines with different diameters or different ones Cables are to be used whose lines have different diameters exhibit.
  • the use of the collets also shortens the Assembly time, while automation is also possible. Become If stranded cables are used, ferrules can be omitted. Is of particular advantage the symmetrical arrangement of several collets and thus also the contact partner, which is advantageous when transmitting large amounts of data or signals from high frequencies.
  • a conductive housing such as a plastic housing with an electrically conductive Coating or a metal housing
  • the housing in one or more parts is trained.
  • the contacting element which is arranged in the housing is and in particular is designed as an iris spring
  • the electrical contact is made between the shielding of the cable (which is a braid or can be a line of the cable) and the housing of the plug or Socket, so that a continuous shield after closing the connector (e.g. above ground) is present.
  • This will make a plug or a socket Connector provided for the transmission of particularly high data rates (up to the range of megabits per second) is suitable. So that's one Ethernet-compatible plug connection (e.g. from 1 megabit per second to a few Gigabits per second).
  • a constructive embodiment of a connector according to the invention, in which it is an industrial grade (IP67 according to IEC60529) E series connector according to the IEC61076-2-101, to which the invention is not limited, is as follows described and explained with reference to the figures.
  • FIGS. 1a and 1b show overall views and sectional views of a plug of a plug connection.
  • the counterpart to this plug ie the socket, can have a comparable structure and be arranged at the end of a cable; alternatively, the plug or the socket can be part of a sensor, actuator, a control unit or the like.
  • the plug has a plurality of contact partners which are designed as plug pins at one end and, according to the invention, have the area designed as a collet at the other end.
  • the contact partners 1 are arranged by insertion or pressing in a contact carrier, which consists of a non-conductive material.
  • the contact partners 1 can be arranged symmetrically (for example lying on a circular path) and can alternatively be surrounded by the contact carrier 2 in an injection molding process.
  • the plug has a connection element 3, with which it comes into contact with the corresponding connection element of the socket, which can be, for example, a screw connection (union nut).
  • connection element 3 which may or may be electrically conductive
  • sealing element 5 which has the purpose of protecting the inner region of the plug against environmental influences (in particular against moisture penetration).
  • this has a further connection element 6, which is shown in this figure as a union nut and is used for fastening the sleeve 9.
  • the connecting element 3 and / or 6 have a grip surface, with which a better handling of the plug when screwing together with the socket, or when assembling with the sleeve 9 is guaranteed during assembly.
  • a collet 7 is arranged, which receives the area of the contact partner 1 designed as a collet and enables the collets to be opened in order to be able to use the stripped ends of the lines of the cable and to close the collets in order to close the Establish contact between the contact partner and the stripped end of the cable.
  • the clamping sleeve 7 is axially displaceable within the housing of the plug and can preferably be locked in two positions, namely in a first position in which the collets are open and in a second position in which the stripped cable ends have been inserted into the collets and now the contact force is to be applied via the clamping sleeve 7.
  • the housing of the plug is formed in one or more parts and comprises a sleeve 9, the clamping sleeve 7 and the receiving element 8 for the stripped end of the line being arranged above all in the sleeve 9.
  • Another contacting element 10 which is designed here as an iris spring, is likewise arranged within the sleeve 9.
  • this contacting element 10 With this contacting element 10, the contact is established between a shield of the cable to be used and the electrically conductive housing 9, so that a corresponding contact to the socket can furthermore be made via the connecting element 6, the contacting element 4 and the connecting element 3, so as to ensure continuous contact Shielding (especially ground connection).
  • This continuous shielding (ground connection) is absolutely necessary in certain applications, especially in applications with high data rates or frequencies, such as.
  • a sealing element 11 is arranged coaxially inside the sleeve 9 and realizes a seal between the outer jacket of the cable to be used and the sleeve 9.
  • a deformable strain relief element 12 is also arranged coaxially within the rear end of the sleeve 9, which is pressed together by inserting an actuating element 13 at the end of the sleeve 9 and thus a strain relief of the cable is produced.
  • the section AA is shown above and in Figure 1b the section BB through the connector. Further detailed views of the individual elements of the connector are described below with reference to the overall structure of the connector, as shown in Figure 1a / 1b.
  • Figure 2 shows in different views and sections the structure of the contact partner 1 with an area designed as a collet.
  • the contact partner has a contact pin 1.1 in the connection direction, which depending on the application can also be designed as a contact socket, hybrid contact, circuit board contact, solder contact or the like.
  • the contact partner 1 is provided with features 1.2 which, if required, can also have any structure in the Z direction with respect to an anti-rotation protection (for example knurled knurl).
  • a surface 1.3 serves as an assembly aid (stop).
  • the contact partner 1 is designed as a collet, the collet having at least one spring plate 1.4 which has at least one actuating bead 1.5 or the like, the plurality of spring plates 1.4 being arranged on a circular path and in the Z direction through slots 1.6 are separated from each other.
  • the point P roughly defines the contact area to the stripped end of the line, while at point Q the actuating force is introduced via the actuating bead 1.5 and the point R identifies the clamping point of the spring plate.
  • the contact partner 1 has a line chamber 1.7 delimited by the spring plates 1.4, in particular a line chamber with the property D P D D Q D D R , which is provided with the insertion bevels 1.8.
  • the coordinate Z Q is chosen over the range Z R ⁇ Z Q ⁇ Z P that the spring plate 1.4 over the contacting cycle (service life) resiliently springs onto the stripped metallic end of the line with sufficient certainty that the required contact force at point P is approximately maintained.
  • the spring plates 1.4 of the collet shown here have the basic shape of ring segments in cross section, wherein cross sections with generally curved or polygonal contours or combinations thereof are also conceivable. After a contact partner 1, as shown in FIG. 2, has been produced, it can be automatically inserted into the contact carrier 2 in a further processing step.
  • Figure 3 shows the structure of such a contact carrier 2, which does not consist of an electrically conductive material, in particular plastic.
  • the contact carrier 2 for example can be produced by plastic injection molding, has one of the connecting element 3 corresponding support collar 2.1, a coding or an anti-rotation device 2.2 and has receiving holes 2.3 in which the contact partner 1 defines be attached or pressed in when the contact carrier 2 is manufactured as an individual part.
  • the contact carrier 2 has another, corresponding to the connection element 6 Support collar 2.8 and a sealing groove or sealing surface 2.4.
  • the contact carrier 2 has according to the clamping sleeve 7 and the receiving element 8 guide columns 2.5 with contact surfaces 2.5.1 and locking elements 2.5.2 and further locking elements 2.6 and a stop surface 2.7.
  • connection elements 3 and 6 serve to receive and hold the connection elements 3 and 6 and their position fixation in one end region of the sleeve 9.
  • the connecting element 6 is also a metallized, in particular closed or metallic connecting element for the sleeve 9, which, as shown in Figure 1, is preferably designed as a union nut.
  • Figure 4 shows in different views the structure of the clamping sleeve 7, the clamping chambers 7.1, the number and location of the number and location of the contact partners 1 equivalent.
  • the clamping chambers 7.1 have at least part of their longitudinal extent a wedge-shaped or conical shape with constant or variable inclination 7.1.1, about the clamping chambers 7.1, depending on the position of the clamping sleeve 7, the Operating forces for the collets of the contact elements 1 are generated.
  • the clamping sleeve 7 has a guide surface corresponding to the guide columns 2.5 7.2 with at least one locking element 7.2.1, the clamping sleeve 7 still Stop surfaces 7.3, a grip surface 7.4 and further stop surfaces 7.5.
  • Figure 5 shows various views of the structure of the receiving element 8, which has a plurality of center holes 8.1 through which the stripped ends of the lines be inserted in the correct position in the line chambers 1.7.
  • the center holes 8.1 have insertion funnels 8.2 and mounting holes for simple cable routing 8.3 for the isolated end areas of the cable.
  • the receiving element has 8 mounting holes 8.6 with locking surfaces 8.6.1 for the locking elements 2.6 des Contact carrier 2.
  • a conical surface 8.4 has the function of the contacting element 10 in the Z direction to fix such that a radial force component in the direction the connector center axis is generated.
  • the groove-like depressions 8.5 are to a coding or rotation against the sleeve 9, while the Stop surface 8.7 represents a path limitation for the clamping sleeve 7.
  • Figure 6 shows in different views the structure of the housing of the plug, wherein here the sleeve 9 is shown as part of the housing.
  • the sleeve 9 which is in particular a closed metallized (with a plastic core) or metallic sleeve, has a sealing surface 9.1 for the sealing element 5 on.
  • a connecting part 9.2 for example a thread, for the connecting element 6 available, as well as a sealing surface 9.5 for the sealing element 11.
  • the sleeve has 9 at least one corresponding to the recesses 8.5 of the receiving element 8 Coding or anti-rotation device 9.3, this anti-rotation device being provided or can be with lead-in chamfers 9.3.1.
  • the stop surface 9.6 is dimensioned so that they together assembled state with the connecting element 6 ensures that the clamping sleeve 7 in is its lower locking position and thus the lamella 1.4 of the collet securely on bare the stripped end of the cable.
  • the sleeve can also had at least one contact surface 9.4 for the contacting element 10.
  • the in particular has a conical surface 9.7 with respect to the contacting element 10 the same function as the surface 8.4 on the receiving element 8.
  • the contacting elements 4 and 10 are shown in FIGS. 7 and 8, the Contacting element 4 according to FIG. 7 is designed as a corrugated flat disk and between the connection element 3 and the connection element 6 in the sprung State is arranged.
  • the contacting element 10 shown in FIG. 8 is an iris spring (helical spring assembled into a torus), at this point Corresponding stamped or bent wire parts would also be conceivable.
  • the sleeve 9 is produced in an injection or die casting process, it is conceivable such as spring elements designed accordingly as tool inserts, also in this To provide sleeve 9 firmly integrated. So that the sleeve 9 and the contacting element 4 and / or the contacting element 10 can be formed in one piece.
  • the insulating jacket of the cable is cut off at the end, so that the cable cores (individual lines of the cable) and the cable shield (shielding of the cable) are exposed over a defined length. Furthermore, the cable shield is cut to a certain predeterminable length and then the free ends of the cable cores are stripped over a defined length.
  • the actuating element 13, the strain relief element 12 and the sealing element 11 as well as the sleeve 9 and the contacting element 10 are then pushed onto the cable sheath via the exposed wires and the cable shield.
  • the clamping sleeve 7 On the assembly "contact carrier complete", the clamping sleeve 7 is moved into its first latching position, whereby the spring plates 1.4 of the contact partner 1 pass into the open state, the diameter D P having to be greater than the diameter of the thickest metallic conductor to be connected.
  • the stripped line wires are inserted through the holes 8.1 to 8.3 of the receiving element 8 into the line chambers 1.7 of the contact partner 1.
  • the clamping sleeve 7 is then shifted into the second latching position, whereby the spring lamellae 1.4 of the contact partner 1 are pressed onto the metallic conductors of the wires with a corresponding pretension, in order to thus generate the required contact forces. This means that the collets are closed.
  • the sleeve 9 is brought together with the contacting element 10 with the assembled "contact carrier” via the connecting element 6 until it stops. Finally, the strain relief element 12 and the sealing element 11 are firmly connected to the sleeve 9 via the actuating element 13, so that the strain relief of the cable is thereby achieved. Due to the described assembly and the electrical conductivity of the connecting elements 3 and 6 and the sleeve 9 and the use of the contacting elements 4 and 10, it is ensured that a continuous shielding is ensured when the connector is assembled. It should be mentioned that the housing of the plug (in particular the connecting elements 3, 6 and the sleeve 9) can also be formed in one piece or consisting of more than three parts. If a continuous electrical connection for the purpose of shielding is not required, the contacting elements 4 and 10 can be dispensed with, in which case the components of the plug involved can also consist of non-conductive material.
  • a plug connection can consist of a plug and a socket on the one hand can be connected at the end of a line using the quick connection technology and for electrical contacting of the cables plugged together, screwed together or the like.
  • the part of such a connector that with a plug is brought together can also be used as a socket instead of a "socket", Can, coupling are called.
  • the Plug or socket not at the end of a cable using quick connection technology is struck, but a fixed or detachable component of a sensor, one Actuator, a device or the like.
  • the term “plug” or “socket” includes all the parts that are necessary to be able to plug a cable close.
  • These parts are in particular the contact elements that can be fixed or fixed in the contact carrier, the strand holder and a housing of the Plug or the socket in which the parts mentioned are integrated, wherein also other components (such as a union nut or a Union screw for screwing a plug connection, a strain relief and further) may be present.
  • other components such as a union nut or a Union screw for screwing a plug connection, a strain relief and further

Abstract

Stecker oder Buchse einer Steckverbindung für die Schnellanschlußtechnik, bei der zumindest eine Leitung eines insbesondere mehraderigen Kabels mit einem Kontaktpartner des Steckers oder der Buchse verbindbar ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß der Kontaktpartner zur Aufnahme des abisolierten Endes der Leitung einen als Spannzange ausgebildeten Bereich aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Stecker oder eine Buchse einer Steckverbindung für die Schnellanschlußtechnik gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.
Schnellanschließbare Steckverbindungen, die Buchsen und dazugehörige Stecker aufweisen, sind bekannt. Unter Schnellanschlußtechnik ist dabei zu verstehen, daß ein Kabel eine oder mehrere Leitungen aufweist, wobei das Ende der einzelnen Leitungen mit zugehörigen Kontaktpartnern, die in dem Stecker oder der Buchse angeordnet sind, verbunden wird. Bei den Kontaktpartnern handelt es sich beispielsweise um Kontaktstifte eines Steckers oder um Buchsenelemente einer Buchse. Im Bereich der Schnellanschlußtechnik sind zwei Technologien bekannt, einerseits die Schneid-Klemmtechnik und andererseits die Eindringtechnik. Bei beiden Technologien werden die Enden der Leitungen des Kabels in ein Adernaufnahmeteil eingeführt, dort in ihrer Lage fixiert und bei der Schneid-Klemmtechnik etwa im rechten Winkel von einem Schneid-Klemmkontakt durchdrungen, so daß dieser Schneid-Klemmkontakt die Seele der Leitung erreicht und damit den Kontakt von dieser zu dem Kontaktpartner herstellt. Im Regelfall sind der Schneid-Klemmkontakt und der Kontaktpartner einstückig ausgebildet. Bei der Eindringtechnologie (DE 44 18 259 C1) ist ein Spieß mit dem Kontaktpartner verbunden oder einstückig ausgebildet und dringt bei Einsetzen des Endes der Leitung in das Adernaufnahmeteil axial in das Ende der Leitung ein, so daß auf diese Art und Weise der Kontakt hergestellt wird.
Die Schnellanschlußtechnik hat sich bewährt, so daß heutzutage fertige Sets für Stecker bzw. Buchsen einer Steckverbindung angeboten werden, die der Endanwender nur noch mit seinem Kabel endkonfektionieren muß. Bei den bisher eingesetzten Kabeln handelte es sich um solche Kabel, die entweder keine Abschirmung aufweisen oder, wenn doch eine Abschirmung vorhanden ist, diese nicht mit dem Stecker oder der Buchse verbunden wird.
Der Erfindung liegt die Aufgrund zugrunde, einen Stecker oder eine Buchse einer Steckverbindung für die Schnellanschlußtechnik bereitzustellen, die hinsichtlich des Anschließvorganges und der Kontaktsicherheit weiter verbessert ist.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Kontaktpartner zur Aufnahme des abisolierten Endes der Leitung einen als Spannzange ausgebildeten Bereich aufweist. Im geöffneten Zustand wird das abisolierte Ende der Leitung in die Spannzange eingeführt und danach die Spannzange geschlossen, so daß das abisolierte Ende der Leitung dort kontaktsicher angeordnet ist. Dadurch ist eine werkzeuglose Montage (Konfektionierung) der Steckverbindung möglich, so daß beispielsweise Schraub-Klemmkontaktierungen entfallen können. Ist die Spannzange im geschlossenen Zustand federbelastet, erfolgt ein automatisches Nachstellen der Kontaktierung aufgrund dieser Federkraft, so daß dadurch während der Lebensdauer der Stecker oder der Buchsen die Kontaktsicherheit zuverlässig gegeben ist. Diese Kontaktsicherheit ist auch bei Störeinflüssen (wie z.B. Temperaturwechsel, Vibrationen und dergleichen) gegeben. Ein weiterer Vorteil der Spannzange ist darin zu sehen, daß abisolierte Enden mit unterschiedlichem Durchmesser eingesetzt werden können. D.h., daß nur ein Stecker oder eine Buchse zur Verfügung gestellt werden muß, auch wenn Kabel eingesetzt werden sollen, die innerhalb des Kabels mehrere Leitungen mit unterschiedlichem Durchmesser aufweisen oder verschiedene Kabel eingesetzt werden sollen, deren Leitungen unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Durch die Verwendung der Spannzangen verkürzt sich außerdem die Montagezeit, während auch noch eine Automatisierbarkeit möglich ist. Werden Litzenleitungen verwendet, können Aderendhülsen entfallen. Von besonderem Vorteil ist die symmetrische Anordnung mehrerer Spannzangen und damit auch der Kontaktpartner, was sich vorteilhaft bei der Übertragung großer Datenmengen bzw. von Signalen von hohen Frequenzen auswirkt.
Von besonderem Vorteil ist die Ausgestaltung eines Steckers oder einer Buchse mit einem leitfähigen Gehäuse (wie z.B. einem Kunststoffgehäuse mit elektrisch leitfähiger Beschichtung oder einem Metallgehäuse), wobei das Gehäuse ein- oder mehrteilig ausgebildet ist. Über das Kontaktierungselement, welches in dem Gehäuse angeordnet ist und insbesondere als eine Irisfeder ausgebildet ist, erfolgt die elektrische Kontaktierung zwischen der Abschirmung des Kabels (wobei es sich um ein Abschirmgeflecht oder um eine Leitung des Kabels handeln kann) und dem Gehäuse des Steckers oder der Buchse, so daß nach Schließen der Steckverbindung eine durchgehende Abschirmung (z. B. über Masse) vorhanden ist. Dadurch wird ein Stecker oder eine Buchse einer Steckverbindung bereitgestellt, die zur Übertragung von besonders hohen Datenraten (bis hin zum Bereich von Megabit pro Sekunde) geeignet ist. Damit ist eine solche Steckverbindung ethernetfähig (z. B. von.1 Megabit pro Sekunde bis hin zu einigen Gigabit pro Sekunde).
Ein konstruktives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckers, bei dem es sich um einen industrietauglichen (IP67 nach IEC60529) E-Serie-Stecker nach der IEC61076-2-101 handelt, auf das die Erfindung nicht beschränkt ist, ist im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.
Es zeigen
Figuren 1a/1b
Gesamt- und Schnittansichten eines Steckers,
Figur 2
den Aufbau des Kontaktpartners mit Spannzange,
Figur 3
den Aufbau des Kontaktträgers,
Figur 4
den Aufbau der Spannhülse,
Figur 5
den Aufbau des Aufnahmeelementes,
Figur 6
den Aufbau des Gehäuses,
Figur 7 u. Figur 8
Kontaktierungselemente.
In den Figuren 1a und 1 b sind Gesamtansichten und Schnittansichten eines Steckers einer Steckverbindung gezeigt. Das Gegenstück zu diesem Stecker, d.h. die Buchse, kann einen vergleichbaren Aufbau haben und am Ende eines Kabels angeordnet sein; alternativ dazu kann der Stecker oder die Buchse Bestandteil eines Sensors, Aktuators, einer Steuereinheit oder dergleichen sein. Der Stecker weist mehrere Kontaktpartner auf, die an ihrem einen Ende als Steckerstifte ausgebildet sind und am anderen Ende erfindungsgemäß den als Spannzange ausgebildeten Bereich aufweisen. Die Kontaktpartner 1 sind durch Einstecken oder Einpressen in einem Kontaktträger angeordnet, der aus einem nicht leitfähigen Material besteht. So können beispielsweise die Kontaktpartner 1 symmetrisch (z. B. auf einer Kreisbahn liegend) angeordnet sein und alternativ im Spritzgußverfahren von dem Kontaktträger 2 umgeben werden. Weiterhin weist der Stecker ein Anschlußelement 3 auf, mit dem er in Kontakt tritt zu dem korrespondierenden Anschlußelement der Buchse, wobei es sich beispielsweise um eine Schraubverbindung (Überwurfmutter) handeln kann. Im Anschluß an das Anschlußelement 3, welches elektrisch leitfähig sein kann oder ist, schließt sich ein Kontaktierungselement 4 an. Im axialen Verlauf dahinter ist ein Dichtungselement 5 vorhanden, welches den Zweck hat, den Innenbereich des Steckers gegenüber Umwelteinflüssen (insbesondere gegen eindringe Feuchtigkeit) zu schützen. Im Außenbereich des Gehäuses des Steckers weist dieser ein weiteres Anschlußelement 6 auf, das in dieser Figur als Überwurfmutter dargestellt ist und zur Befestigung der Hülse 9 dient. Das Anschlußelement 3 und / oder 6 haben eine Grifffläche, mit der eine bessere Handhabung des Steckers beim Zusammenschrauben mit der Buchse, bzw. bei dem Zusammenfügen mit der Hülse 9 während der Konfektionierung gewährleistet ist. Innerhalb des Gehäuses des Steckers ist eine Spannhülse 7 angeordnet, die den als Spannzange ausgebildeten Bereich der Kontaktpartner 1 aufnimmt und es ermöglicht, daß die Spannzangen geöffnet sind, um die abisolierten Enden der Leitungen des Kabels einsetzen zu können und die Spannzangen zu schließen, um den Kontakt zwischen dem Kontaktpartner und dem abisolierten Ende der Leitung herzustellen. Die Spannhülse 7 ist innerhalb des Gehäuses des Steckers in axialer Richtung verschiebbar und vorzugsweise in zwei Positionen verrastbar, nämlich in einer ersten Position, in der die Spannzangen geöffnet sind und in einer zweiten Position, in der die abisolierten Leitungsenden in die Spannzangen eingeführt worden sind und nun die Kontaktkraft über die Spannhülse 7 aufgebracht werden soll. Das Gehäuse des Steckers ist ein- oder mehrteilig ausgebildet und umfaßt eine Hülse 9, wobei innerhalb der Hülse 9 vor allen Dingen die Spannhülse 7 und das Aufnahmeelement 8 für die abisolierten Ende der Leitung angeordnet sind. Ebenfalls innerhalb der Hülse 9 ist ein weiteres Kontaktierungselement 10 angeordnet, welches hier als Irisfeder ausgebildet ist. Mit diesem Kontaktierungselement 10 wird der Kontakt hergestellt zwischen einer Abschirmung des einzusetzenden Kabels und dem elektrisch leitfähigen Gehäuse 9, so daß weiterhin über das Anschlußelement 6, das Kontaktierungselement 4 und dem Anschlußelement 3 ein entsprechender Kontakt zu der Buchse hergestellt werden kann, um somit eine durchgehende Abschirmung (insbesondere Masseverbindung) realisieren zu können. Diese durchgehende Abschirmung (Masseverbindung) ist bei bestimmten Anwendungen unbedingt erforderlich, insbesondere bei Anwendungen mit hohen Datenraten bzw. Frequenzen, wie z. B. Steckverbinder, die bei Ethernet-Anwendungen eingesetzt werden. Koaxial innerhalb der Hülse 9 ist ein Dichtungselement 11 angeordnet, welches eine Dichtung zwischen dem Außenmantel des einzusetzenden Kabels und der Hülse 9 realisiert. Weiterhin ist noch ein verformbares Zugentlastungselement 12 ebenfalls koaxial innerhalb des hinteren Endes der Hülse 9 angeordnet, welches durch Einsetzen eines Betätigungselementes 13 am Ende der Hülse 9 zusammen gedrückt wird und somit eine Zugentlastung des Kabels hergestellt wird. In Figur 1a ist oben der Schnitt A-A und in Figur 1 b der Schnitt B-B durch den Stecker gezeigt.
Weitere Detailansichten der einzelnen Elemente des Steckers werden unter Bezugnahme auf den Gesamtaufbau des Steckers, wie er in Figur 1a/1b gezeigt ist, im folgenden beschrieben.
Figur 2 zeigt in verschiedenen Ansichten und Schnitten den Aufbau des Kontaktpartners 1 mit einem als Spannzange ausgebildeten Bereich. Der Kontaktpartner weist in Anschlußrichtung einen Kontaktstift 1.1, der je nach Anwendungsfall auch als Kontaktbuchse, Hybridkontakt, Leiterplattenkontakt, Lötkontakt oder dergleichen ausgelegt werden kann. Zur Befestigung in dem Kontaktträger 2 ist der Kontaktpartner 1 mit Ausprägungen 1.2 versehen, die bei Bedarf hinsichtlich eines Verdrehschutzes auch eine beliebige Struktur in Z-Richtung aufweisen können (zum Beispiel Rändel). Als Montagehilfe (Anschlag) dient eine Fläche 1.3. In Richtung der Enden der Leitungen ist der Kontaktpartner 1 als Spannzange ausgestaltet, wobei die Spannzange mindestens eine Federlamelle 1.4 aufweist, welche mindestens einen Betätigungswulst 1.5 oder dergleichen aufweist, wobei die mehreren Federlamellen 1.4 auf einer Kreisbahn angeordnet sind und in Z-Richtung durch Schlitze 1.6 voneinander getrennt sind. Der Punkt P definiert in etwa den Kontaktierungsbereich zum abisolierten Ende der Leitung, während am Punkt Q über den Betätigungswulst 1.5 die Betätigungskraft eingeleitet wird und der Punkt R die Einspannstelle der Federlamelle kennzeichnet. Weiterhin weist der Kontaktpartner 1 eine von den Federlamellen 1.4 umgrenzte Leitungskammer 1.7 auf, insbesondere eine Leitungskammer mit der Eigenschaft DP ≤ DQ ≤ DR, die mit den Einführschrägen 1.8 versehen ist. Außerdem ist es wichtig, vor allem für den Fall, daß die Betätigungskraft am Wulst 1.5 über elektrisch isolierende Werkstoffe mit relativ ausgeprägten Kriech- und Relaxationsverhalten eingeleitet wird, daß die Koordinate ZQ über den Bereich ZR < ZQ < ZP so gewählt wird, daß die Federlamelle 1.4 über den Kontaktierungszyklus (Lebensdauer) mit ausreichender Sicherheit so auf das abisolierte metallische Ende der Leitung nachfedert, daß die erforderliche Kontaktkraft am Punkt P in etwa aufrechterhalten wird. Die hier dargestellten Federlamellen 1.4 der Spannzange haben im Querschnitt die Grundform von Ringsegmenten, wobei ebenfalls auch Querschnitte mit allgemein gekrümmten oder polygonförmigen Konturen oder Kombinationen davon denkbar sind. Nachdem ein Kontaktpartner 1, wie er in Figur 2 dargestellt ist, hergestellt wurde, kann er automatisch in einem weiteren Verarbeitungsschritt in den Kontaktträger 2 eingesetzt werden.
Figur 3 zeigt den Aufbau eines solchen Kontaktträgers 2, der aus einem elektrisch nicht leitenden Material, insbesondere Kunststoff, besteht. Der Kontaktträger 2, der beispielsweise im Kunststoffspritzgußverfahren herstellbar ist, weist einem dem Anschlußelement 3 entsprechenden Auflagebund 2.1, eine Codierung bzw. eine Verdrehsicherung 2.2 auf und verfügt über Aufnahmebohrungen 2.3, in denen die Kontaktpartner 1 definiert befestigt bzw. eingepreßt werden, wenn der Kontaktträger 2 als Einzelteil hergestellt wird. Weiterhin weist der Kontaktträger 2 einen weiteren, dem Anschlußelement 6 entsprechenden Auflagebund 2.8 sowie eine Dichtungsnut bzw. Dichtungsfläche 2.4 auf. Zusätzlich hat der Kontaktträger 2 entsprechend der Spannhülse 7 und des Aufnahmeelementes 8 Führungssäulen 2.5 mit Auflageflächen 2.5.1 und Rastelementen 2.5.2 sowie weitere Rastelemente 2.6 und eine Anschlagfläche 2.7. Diese genannten Elemente des Kontaktträgers 2 dienen der Aufnahme und Halterung der Anschlußelemente 3 und 6 sowie ihrer Lagefixierung in dem einen Endbereich der Hülse 9. Das Anschlußelement 3, insbesondere ein geschlossen metallisiertes oder metallisches Anschlußelement, kann, wie in Figur 1 an einem Stecker dargestellt, vorzugsweise als Überwurfschraube, oder im Falle einer Buchse vorzugsweise als Überwurfmutter ausgebildet sein. Analog handelt es sich beim Anschlußelement 6 ebenfalls um ein insbesondere geschlossen metallisiertes oder metallisches Anschlußelement für die Hülse 9, das, wie in Figur 1 dargestellt, vorzugsweise als Überwurfmutter ausgebildet ist.
Figur 4 zeigt in verschiedenen Ansichten den Aufbau der Spannhülse 7, die Spannkammern 7.1 aufweist, deren Anzahl und Lage der Anzahl und Lage der Kontaktpartner 1 entspricht. Die Spannkammern 7.1 haben zumindest über einen Teil ihrer Längserstrekkung einen keilförmigen bzw. konischen Verlauf mit konstanter oder variabler Neigung 7.1.1, wobei über die Spannkammern 7.1, je nach Position der Spannhülse 7, die Betätigungskräfte für die Spannzangen der Kontaktelemente 1 erzeugt werden. Außerdem hat die Spannhülse 7 eine den Führungssäulen 2.5 entsprechende Führungsfläche 7.2 mit mindestens einem Rastelement 7.2.1, wobei die Spannhülse 7 weiterhin Anschlagflächen 7.3, eine Griffläche 7.4 und weitere Anschlagflächen 7.5 aufweist.
Figur 5 zeigt verschiedene Ansichten des Aufbaus des Aufnahmeelementes 8, welches mehrere Zentrierbohrungen 8.1 aufweist, durch die die abisolierten Enden der Leitungen positionsgenau in die Leitungskammern 1.7 eingeführt werden. Die Zentrierbohrungen 8.1 haben zwecks einfacher Leitungsführung Einführtrichter 8.2 sowie Aufnahmebohrungen 8.3 für die isolierten Endbereiche der Leitung. Weiterhin besitzt das Aufnahmeelement 8 Befestigungsbohrungen 8.6 mit Rastflächen 8.6.1 für die Rastelemente 2.6 des Kontaktträgers 2. Eine konische Fläche 8.4 hat die Funktion, das Kontaktierungselement 10 in Z-Richtung derart zu fixieren, daß dabei eine radiale Kraftkomponente in Richtung der Steckermittelachse erzeugt wird. Bei den nutartigen Vertiefungen 8.5 handelt es sich um eine Codierung bzw. Verdrehsicherung gegenüber der Hülse 9, während die Anschlagfläche 8.7 eine Wegbegrenzung für die Spannhülse 7 darstellt.
Figur 6 zeigt in verschiedenen Ansichten den Aufbau des Gehäuses des Steckers, wobei hier als Bestandteil des Gehäuses die Hülse 9 dargestellt ist. Insgesamt umfaßt das Gehäuse des Steckers nicht nur die Hülse 9, sondern auch insbesondere die Anschlußelemente 3 und 6, das Kontaktierungselement 4 und das Dichtungselement 5. Die Hülse 9, bei der es sich insbesondere um eine geschlossen metallisierte (mit einem Kunststoffkern) oder metallische Hülse handelt, weist eine Dichtfläche 9.1 für das Dichtungselement 5 auf. Weiterhin ist ein Verbindungsteil 9.2, zum Beispiel ein Gewinde, für das Anschlußelement 6 vorhanden, sowie weiterhin eine Dichtfläche 9.5 für das Dichtungselement 11. Ebenso ist noch ein Verbindungsteil 9.8, zum Beispiel wieder ein Gewinde, für das Betätigungselement 13 für die Zugentlastung vorhanden. Außerdem besitzt die Hülse 9 mindestens eine den Vertiefungen 8.5 des Aufnahmeelementes 8 entsprechende Codierungen bzw. Verdrehsicherung 9.3, wobei diese Verdrehsicherung versehen ist oder sein kann mit Einführschrägen 9.3.1. Weiterhin ist mindestens eine Anschlagfläche 9.6 vorhanden, wobei die Anschlagfläche 9.6 so bemessen ist, daß sie im zusammen montierten Zustand mit dem Anschlußelement 6 sicherstellt, daß sich die Spannhülse 7 in ihrer unteren Rastposition befindet und somit die Lamellen 1.4 der Spannzange sicher am abisolierten Ende der Leitung federnd anliegen. Die Hülse kann darüber hinaus mindestens eine Auflagefläche 9.4 für das Kontaktierungselement 10 aufwiesen. Die insbesondere konisch verlaufende Fläche 9.7 hat bezüglich des Kontaktierungselementes 10 dieselbe Funktion wie die Fläche 8.4 am Aufnahmeelement 8.
In den Figuren 7 und 8 sind die Kontaktierungselemente 4 und 10 gezeigt, wobei das Kontaktierungselement 4 gemäß Figur 7 als gewellte Flachscheibe ausgebildet ist und zwischen dem Anschlußelement 3 und dem Anschlußelement 6 im zusammengefederten Zustand angeordnet ist. Das in Figur 8 gezeigte Kontaktierungselement 10 ist als Irisfeder (zu einem Torus zusammengefügte Wendelfeder) ausgestaltet, wobei an dieser Stelle ebenfalls entsprechende Stanz- oder Drahtbiegeteile denkbar wären. Für den Fall, daß die Hülse 9 in einem Spritz- oder Druckgußverfahren hergestellt wird, ist es denkbar, solche, als Werkzeugeinlegeteile entsprechend gestaltete Federelemente, auch in dieser Hülse 9 fest integriert vorzusehen. Damit würde die Hülse 9 und das Kontaktierungselement 4 und/oder das Kontaktierungselement 10 einteilig ausgebildet sein.
Ein Stecker, wie er in den vorangegangenen Figuren beschrieben worden ist, wird im Regelfall vom Hersteller zu folgenden Baugruppen zusammengebaut:
  • Kontaktträger komplett: Kontaktpartner 1, Kontaktträger 2, Anschlußelement 3, Kontaktierungselement 4, Anschlußelement 6, Dichtungselement 5, Spannhülse 7, Aufnahmeelement 8,
  • Griffhülse komplett: Hülse 9, Kontaktierungselement 10; alternativ: Hülse 9 und Kontaktierungselement 10 als Einzelteile,
  • Zugentlastungselement komplett: Dichtungselement 11, Zugentlastungselement 12,
  • Betätigungselement 13.
Zum Anschlagen der genannten Baugruppen an das Kabel ist dabei wie folgt vorzugehen:
Der Isoliermantel des Kabels wird endseitig abgetrennt, so daß die Leitungsadern (einzelne Leitungen des Kabels) und der Kabelschirm (Abschirmung des Kabels) über eine definierte Länge freigelegt werden. Weiterhin wird der Kabelschirm auf eine bestimmte vorgebbare Länge abgetrennt und anschließend die freien Enden der Leitungsadern über eine definierte Länge abisoliert. Anschließend werden das Betätigungselement 13, das Zugentlastungselement 12 und das Dichtungselement 11 sowie die Hülse 9 und das Kontaktierungselement 10 über die freigelegten Adern und den Kabelschirm auf den Kabelmantel aufgeschoben. An der Baugruppe "Kontaktträger komplett" wird die Spannhülse 7 in ihre erste Rastposition verschoben, wodurch die Federlamellen 1.4 der Kontaktpartner 1 in den offenen Zustand übergehen, wobei der Durchmesser DP größer als der Durchmesser des dicksten anzuschließenden metallischen Leiters sein muß. Die abisolierten Leitungsadern werden durch die Bohrungen 8.1 bis 8.3 des Aufnahmeelementes 8 in die Leitungskammern 1.7 der Kontaktpartner 1 eingeführt. An der Baugruppe "Kontaktträger komplett" wird dann die Spannhülse 7 in die zweite Rastposition verschoben, wodurch die Federlamellen 1.4 der Kontaktpartner 1 auf die metallischen Leitern der Adern mit entsprechender Vorspannung gedrückt werden, um somit die erforderlichen Kontaktkräfte zu erzeugen. D.h., daß die Spannzangen geschlossen werden. Danach werden die Hülse 9 mit dem Kontaktierungselement 10 mit dem bestückten "Kontaktträger komplett" über das Anschlußelement 6 bis zum Anschlag zusammengeführt. Abschließend werden das Zugentlastungselement 12 und das Dichtungselement 11 über das Betätigungselement 13 mit der Hülse 9 fest verbunden, so daß dadurch die Zugentlastung des Kabels realisiert ist. Aufgrund der beschriebenen Konfektionierung und der elektrischen Leitfähigkeit des Anschlußelementes 3 und 6 und der Hülse 9 sowie der Verwendung der Kontaktierungselemente 4 und 10 ist sichergestellt, daß bei zusammengesetzter Steckverbindung eine durchgehende Abschirmung gewährleistet ist. Dabei sei erwähnt, daß das Gehäuse des Steckers (insbesondere die Anschlußelemente 3, 6 und die Hülse 9) auch einteilig oder bestehend aus mehr als drei Teilen ausgebildet sein kann. Ist eine durchgehende elektrische Verbindung zwecks Abschirmung nicht erforderlich, so können vor allen Dingen die Kontaktierungselemente 4 und 10 entfallen, wobei dann auch die beteiligten Bauelemente des Steckers aus nicht leitendem Material bestehen können.
In der vorangegangenen Beschreibung wurden die Begriffe "Stecker" und "Buchse" in folgendem Zusammenhang gebraucht:
Eine Steckverbindung kann einerseits aus einem Stecker und einer Buchse bestehen, die mittels der Schnellanschlußtechnik am Ende einer Leitung angeschlossen werden und zur elektrischen Kontaktierung der Kabel miteinander zusammengesteckt, zusammengeschraubt oder dergleichen werden. Derjenige Teil einer solchen Steckverbindung, der mit einem Stecker zusammengebracht wird, kann anstelle von "Buchse" auch als Leitungsdose, Dose, Kupplung bezeichnet werden. Darüber hinaus ist es möglich, daß der Stecker oder die Buchse nicht am Ende eines Kabels mittels Schnellanschlußtechnik angeschlagen ist, sondern fester oder lösbarer Bestandteil eines Sensors, eines Aktuators, eines Gerätes oder dergleich ist. Der Begriff "Stecker" bzw. "Buchse" beinhaltet also alldiejenigen Teile die erforderlich sind, um ein Kabel steckverbinderfähig zu machen. Bei diesen Teilen handelt es sich insbesondere um die Kontaktelemente, die im Kontaktträger festlegbar oder festgelegt sind, den Litzenhalter und ein Gehäuse des Steckers oder der Buchse, in dem die Eingangs genannten Teile integriert sind, wobei auch noch weitere Bestandteile (wie beispielsweise eine Überwurfmutter oder eine Überwurfschraube zur Verschraubung einer Steckverbindung, eine Zugentlastung und weiteres) vorhanden sein können.

Claims (10)

  1. Stecker oder Buchse einer Steckverbindung für die Schnellanschlußtechnik, bei der zumindest eine Leitung eines insbesondere mehraderigen Kabels mit einem Kontaktpartner des Steckers oder der Buchse verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktpartner zur Aufnahme des abisolierten Endes der Leitung einen als Spannzange ausgebildeten Bereich aufweist.
  2. Stecker oder Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Spannzange ausgebildete Bereich des Kontaktpartners (1) von einer verschiebbaren Spannhülse (7) zur Aufnahme der abisolierten Enden der Leitung freigebbar und zur Festsetzung der abisolierten Enden der Leitung zusammendrückbar ist.
  3. Stecker oder Buchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (7) in wenigstens zwei Positionen verrastbar ist.
  4. Stecker oder Buchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Kontaktpartner (1) sowie die Spannhülse (7) in einem einoder mehrteiligen Gehäuse des Steckers oder der Buchse angeordnet sind.
  5. Stecker oder Buchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kabel eine Abschirmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kontaktierungselement (10) in dem elektrisch leitfähigen Gehäuse des Steckers oder der Buchse derart angeordnet ist, daß über das Kontaktierungselement (10) eine Kontaktierung zwischen der Abschirmung des Kabels und dem leitfähigen Gehäuse erfolgt.
  6. Stecker oder Buchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktierungselement (10) eine Irisfeder ist.
  7. Stecker oder Buchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des abisolierten Endes der Leitung in Richtung der Spannzange ein zumindest eine in ihrer Position der Spannzange entsprechende Zentrierbohrung (8.1) aufweisendes Aufnahmeelement (8) vorgesehen ist.
  8. Stecker oder Buchse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zentrierbohrung (8.1) ein Einführtrichter (8.2) und/oder eine Aufnahmebohrung (8.3) anschließt.
  9. Stecker oder Buchse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement (8) koaxial in dem Gehäuse oder einen Teil des Gehäuses des Steckers oder der Buchse, insbesondere in einer Hülse (9), angeordnet ist.
  10. Stecker oder Buchse nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement (8) eine Verdrehsicherung aufweist.
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