EP2523260B1 - Elektrische Kupplung - Google Patents

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EP2523260B1
EP2523260B1 EP20110305575 EP11305575A EP2523260B1 EP 2523260 B1 EP2523260 B1 EP 2523260B1 EP 20110305575 EP20110305575 EP 20110305575 EP 11305575 A EP11305575 A EP 11305575A EP 2523260 B1 EP2523260 B1 EP 2523260B1
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EP
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housing
contact elements
electrical
socket housing
socket
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Otto Nachbauer
Richard Riedel
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Nexans SA
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Publication date
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    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/533—Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01R13/40—Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
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    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5205—Sealing means between cable and housing, e.g. grommet

Definitions

  • the invention relates to an electrical coupling according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a coupling is for example from the US 4 043 630 A hervon.
  • Such couplings are basically known and used with different applications. They are used everywhere where two electrical lines are plugged together to connect electrical transmission paths. It depends in most cases only on the fact that the mated contact elements are sufficiently tight to each other or into each other. This also applies to the use of couplings for cables that are laid in motor vehicles. But here comes the fact that the lines and the clutches are exposed to all vibrations, in particular vibrations, which occur during operation of a vehicle. By such vibrations relative movements between the contact elements can arise, through which the electrical contact between them is deteriorated with correspondingly increased contact resistance.
  • the FR 1 500 335 A describes an electrical connector for connecting a lead to an electron tube.
  • the conductors terminate partly in bushes and partly on the surface of a molded body of insulating material attached to the end of the pipe.
  • the molded body is conical at its end and it fits into a conical receiving space of the electron tube. Both parts are held together by a union nut. Run between the attached at the end of the line moldings and the receiving space of the electron tube helical channels for guiding the coolant supplied through the hoses of the conduit.
  • US 4 043 630 A describes an electrical coupling between a socket housing mounted on an electrical line and a pin housing of an electrical device.
  • the female housing of the coupling has a prefabricated insert of relatively rigid material having recesses for receiving female contacts. This insert is surrounded by a protective body, which extends over the line.
  • the socket housing projects with a tapered end into a conical receiving space of the pin housing.
  • An attached to the socket housing circumferential collar then lies outside of the pin housing.
  • the invention has for its object to make the above-described coupling so that the electrical contact between the nested contact elements with high quality is maintained over time.
  • the elastically deformable female housing which has at least one axially extending slot in its surrounding the contact elements, compressed in the assembled state by the pin housing, because its receiving space compared to the outer dimensions the socket housing has smaller clear dimensions.
  • the material of the protective body of the female housing is thereby additionally pressed against the closely surrounded by the same, for example, designed as a socket contacts contact elements. These contact elements are thus permanently fixed immovably in the socket housing. This also applies to the example designed as pins contact elements of the pin housing, which are firmly and immovably mounted in the protective body.
  • Socket housing and pin housing are also firmly mated in the finished coupling because of the small undersize of the receiving space of the pin housing relative to the socket housing, so that a relative movement between the respective contact elements can be excluded.
  • the contact reliability of the clutch is thus secured in the long term in high quality, even if it is repeatedly and exposed to vibration over a longer period.
  • the plug-in contact elements can also have more than two contact elements for lines with more than two wires.
  • the geometric shape of the plug-in contact elements is arbitrary, as long as a tight fit of the same is given. They are indicated only schematically in the drawings. In the following description, representative of other embodiments, the contact elements of the female housing will be referred to as “female contacts” and those of the male housing as “pins”.
  • a pin housing S of an electrical coupling which has a protective body 1 made of insulating material with an opening at an end face receiving space 2 for receiving a female housing B ( Fig. 2 ) of the coupling has.
  • the receiving space 2 designed as pins 3 and 4 electrical contact elements are fixed and immovable, to which on the opposite side of the opening of the protective body 1, the conductors of two electrical wires 5 and 6 are connected to an electrical line not shown.
  • the electrical connection between the conductors and the pins 3 and 4 can be done in conventional technology, for example by crimping.
  • the receiving space 2 is at least in the area surrounding the pins 3 and 4 conical, with increasing in the direction of the opening of the pin housing S dimensions.
  • Fig. 2 shows a female housing B of an electrical coupling which is inserted in the mounting position in the pin housing S ( Fig. 3 ). It has a protective body 7 made of insulating material, in which two socket contacts 8 and 9 are arranged, to which the conductors of two wires 10 and 11 may also be connected to an electrical line also not shown in the usual art.
  • the the cores 10 and 11 facing away from the region of the protective body 7 is conical, with its plug-side towards downsizing radial dimensions. At this plug side of the protective body 7 has openings through which the socket contacts 8 and 9 are accessible.
  • the socket contacts 8 and 9 are closely enclosed by the material of the protective body 7.
  • the protective body 7 may be injected around the socket contacts 8 and 9 in an injection mold.
  • the protective body 7 can also be prefabricated with free remaining recesses for the socket contacts 8 and 9 and the wires 10 and 11 dimensionally accurate.
  • the socket contacts 8 and 9 can then be inserted after the connection of the conductors of the wires 10 and 11 in such recesses. They put themselves close to the walls of the recesses of the protective body 7.
  • sealing elements 12 and 13 may be attached, which protect the socket contacts 8 and 9 against moisture, which could possibly penetrate through the wires 10 and 11.
  • the sealing elements 12 and 13 also prevent the transmission of mechanical loads, in particular vibrations, from the wires 10 and 11 to the socket contacts 8 and 9.
  • the pins 3 and 4 of the pin housing S are sized so that they fit with high contact in the socket contacts 8 and 9 of the female part B. They are firmly and immovably mounted in the protective body 1 of the pin housing S. In the finished coupling, the pins 3 and 4 engage in the socket contacts 8 and 9.
  • the clear width of the receiving space 2 of the pin housing S is slightly smaller in the radial direction than the radial outer dimensions of the female housing B. The corresponding difference in dimensions of receiving space 2 of the pin housing S and socket housing B must be such that the socket housing B without too much large force in the pin housing S can be inserted. But it should be sufficiently large to ensure that the socket housing B is elastically compressed at least in its surrounding the socket contacts 8 and 9 area. The material of the protective body 7 is then additionally pressed against the socket contacts 8 and 9.
  • the same has in the region of the socket contacts 8 and 9 at least one slot 14 extending in the axial direction, the length of which preferably corresponds to the length of the female contacts 8 and 9.
  • the inside width of the slot 14 is then reduced when the protective body 7 is compressed by the pin housing S.
  • a preferred embodiment are according to Fig. 4 four circumferentially offset from each other, extending in the axial direction slots 15, 16, 17 and 18 in the protective body 7 of the female housing B available.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine derartige Kupplung geht beispielsweise aus der US 4 043 630 A hervon.
  • Solche Kupplungen sind grundsätzlich bekannt und mit unterschiedlichen Anwendungen im Einsatz. Sie werden überall dort verwendet, wo zwei elektrische Leitungen zur Durchverbindung von elektrischen Übertragungswegen steckbar miteinander verbunden werden. Dabei kommt es in den meisten Anwendungsfällen nur darauf an, daß die zusammengesteckten Kontaktelemente ausreichend fest aneinander bzw. ineinander liegen. Das gilt auch für den Einsatz der Kupplungen für Leitungen, die in Kraftfahrzeugen verlegt sind. Hier kommt aber hinzu, daß die Leitungen und auch die Kupplungen allen Erschütterungen, insbesondere auch Vibrationen, ausgesetzt sind, die beim Betrieb eines Fahrzeugs auftreten. Durch solche Erschütterungen können Relativbewegungen zwischen den Kontaktelementen entstehen, durch welche der elektrische Kontakt zwischen denselben mit entsprechend erhöhten Übergangswiderständen verschlechtert wird.
  • Die FR 1 500 335 A beschreibt einen elektrischen Verbinder zum Anschluß einer Leitung an eine Elektronenröhre. In der Leitung sind unterschiedlich bemessene elektrische Leiter und außerdem Schläuche für ein Kühlmittel vorgesehen. Die Leiter enden zum Teil in Buchsen und zum Teil an der Oberfläche eines am Ende der Leitung angebrachten Formkörpers aus Isoliermaterial. Der Formkörper ist an seinem Ende konisch ausgeführt und er paßt in einen konischen Aufnahmeraum der Elektronenröhre. Beide Teile sind durch eine Überwurfmutter zusammengehalten. Zwischen dem am Ende der Leitung angebrachten Formkörper und dem Aufnahmeraum der Elektronenröhre verlaufen wendelförmige Kanäle zur Führung des durch die Schläuche der Leitung zugeführten Kühlmittels.
  • Aus der US 4 932 887 A geht ein Verfahren zum Verbinden von elektrischen Übertragungswegen mit einer in Flüssigkeit eingebetteten Verbindungsstelle hervor. Damit die Flüssigkeit nicht an elektrische Kontaktstellen gelangen kann, ist die Verbindungsstelle von einem Gas enthaltenden Schutzrohr umgeben. Das Verfahren wird beispielsweise bei schnellen Brütern eingesetzt.
  • Aus der EP 0 120 714 geht ein Verbinder für zwei elektrische Einleiterkabel für in der Ölindustrie eingesetzte Tauchpumpen hervor, der eine isolierende, viskose Flüssigkeit enthält. Der Verbinder soll gegenüber wesentlichen Änderungen von Druck und Temperatur in dem umgebenden Medium beständig sein.
  • Die eingangs erwähnte US 4 043 630 A beschreibt eine elektrische Kupplung zwischen einem an einer elektrischen Leitung angebrachten Buchsengehäuse und einem Stiftgehäuse eines elektrischen Geräts. Das Buchsengehäuse der Kupplung hat einen vorgefertigten Einsatz aus relativ steifem Material, der Ausnehmungen zur Aufnahme von Buchsenkontakten aufweist. Dieser Einsatz ist von einem Schutzkörper umgeben, der sich bis über die Leitung erstreckt. Im Montagezustand ragt das Buchsengehäuse mit einem konisch zulaufenden Ende in einen konischen Aufnahmeraum des Stiftgehäuses hinein. Ein am Buchsengehäuse angebrachter umlaufender Kragen liegt dann außen am Stiftgehäuse an.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Kupplung so zu gestalten, daß der elektrische Kontakt zwischen den ineinander gesteckten Kontaktelementen mit hoher Qualität auf Dauer erhalten bleibt.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei dieser Kupplung ist das elastisch verformbare Buchsengehäuse, das in seinem die Kontaktelemente umgebenden konischen Bereich mindestens einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz hat, im Montagezustand durch das Stiftgehäuse zusammengedrückt, weil dessen Aufnahmeraum gegenüber den Außenabmessungen des Buchsengehäuses kleinere lichte Abmessungen hat. Das Material des Schutzkörpers des Buchsengehäuses wird dadurch zusätzlich gegen die von demselben eng umgebenen, beispielsweise als Buchsenkontakte ausgeführten Kontaktelemente gedrückt. Diese Kontaktelemente sind damit auf Dauer unverrückbar im Buchsengehäuse festgelegt. Das gilt auch für die beispielsweise als Stifte ausgeführten Kontaktelemente des Stiftgehäuses, die fest und unverrückbar in dessen Schutzkörper angebracht sind. Buchsengehäuse und Stiftgehäuse sind in der fertiggestellten Kupplung wegen des geringen Untermaßes des Aufnahmeraums des Stiftgehäuses gegenüber dem Buchsengehäuse ebenfalls fest zusammengesteckt, so daß eine Relativbewegung zwischen den jeweiligen Kontaktelementen ausgeschlossen werden kann. Die Kontaktsicherheit der Kupplung ist damit auf Dauer in hoher Qualität gesichert, auch wenn dieselbe wiederholt und auch über einen längeren Zeitraum Vibrationen ausgesetzt ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 und 2 ein Stiftgehäuse und ein Buchsengehäuse einer elektrischen Kupplung im Schnitt.
    • Fig. 3 eine Kupplung nach der Erfindung mit den zusammengesteckten Teilen der Fig. 1 und 2, ebenfalls im Schnitt.
    • Fig. 4 eine Stirnansicht des Buchsengehäuses nach Fig. 2.
  • Die Kupplung nach der Erfindung wird im folgenden in einer Ausführungsform mit zwei Kontaktelementen zum Anschluß von zweiadrigen elektrischen Leitungen beschrieben.
  • Sie kann aber für Leitungen mit mehr als zwei Adern auch mehr als zwei Kontaktelemente haben. Die geometrische Form der ineinander steckbaren Kontaktelemente ist beliebig, solange ein fester Sitz derselben ineinander gegeben ist. Sie sind in den Zeichnungen nur schematisch angedeutet. Stellvertretend für andere Ausführungsformen werden in der folgenden Beschreibung die Kontaktelemente des Buchsengehäuses als "Buchsenkontakte" und die des Stiftgehäuses als "Stifte" bezeichnet.
  • In Fig. 1 ist ein Stiftgehäuse S einer elektrischen Kupplung dargestellt, das einen Schutzkörper 1 aus Isoliermaterial mit einem an einer Stirnseite eine Öffnung aufweisenden Aufnahmeraum 2 zur Aufnahme eines Buchsengehäuses B (Fig. 2) der Kupplung hat. In dem Aufnahmeraum 2 sind zwei als Stifte 3 und 4 ausgebildete elektrische Kontaktelemente fest und unverrückbar angeordnet, an welche auf der der Öffnung gegenüberliegenden Seite des Schutzkörpers 1 die Leiter von zwei elektrischen Adern 5 und 6 einer nicht mit dargestellten elektrischen Leitung angeschlossen sind. Die elektrische Verbindung zwischen den Leitern und den Stiften 3 und 4 kann in üblicher Technik erfolgen, beispielsweise durch Crimpen. Der Aufnahmeraum 2 ist zumindest in dem die Stifte 3 und 4 umgebenden Bereich konisch ausgeführt, mit in Richtung der Öffnung des Stiftgehäuses S zunehmenden Abmessungen.
  • Fig. 2 zeigt ein Buchsengehäuse B einer elektrischen Kupplung, das in Montageposition in das Stiftgehäuse S eingesteckt ist (Fig. 3). Es hat einen Schutzkörper 7 aus Isoliermaterial, in dem zwei Buchsenkontakte 8 und 9 angeordnet sind, an welche die Leiter von zwei Adern 10 und 11 einer ebenfalls nicht mit dargestellten elektrischen Leitung in üblicher Technik angeschlossen sein können. Der den Adern 10 und 11 abgewandte Bereich des Schutzkörpers 7 ist konisch ausgeführt, mit sich zu seiner Steckseite hin verkleinernden radialen Abmessungen. An dieser Steckseite hat der Schutzkörper 7 Öffnungen, durch welche die Buchsenkontakte 8 und 9 zugänglich sind.
  • Die Buchsenkontakte 8 und 9 werden vom Material des Schutzkörpers 7 eng umschlossen. Dazu kann der Schutzkörper 7 in einem Spritzgießwerkzeug um die Buchsenkontakte 8 und 9 herumgespritzt sein. Der Schutzkörper 7 kann aber auch mit frei bleibenden Ausnehmungen für die Buchsenkontakte 8 und 9 sowie die Adern 10 und 11 maßgenau vorgefertigt sein. Die Buchsenkontakte 8 und 9 können dann nach dem Anschluß der Leiter der Adern 10 und 11 in derartige Ausnehmungen eingeschoben werden. Dabei legen sie sich dicht an die Wandungen der Ausnehmungen des Schutzkörpers 7 an. Um die Adern 10 und 11 herum können innerhalb des Schutzkörpers 7 Dichtelemente 12 und 13 angebracht sein, welche die Buchsenkontakte 8 und 9 gegenüber Feuchtigkeit schützen, die gegebenenfalls über die Adern 10 und 11 eindringen könnte. Die Dichtelemente 12 und 13 verhindern auch die Übertragung von mechanischen Belastungen, insbesondere von Vibrationen, von den Adern 10 und 11 auf die Buchsenkontakte 8 und 9.
  • Die Stifte 3 und 4 des Stiftgehäuses S sind so bemessen, daß sie mit hoher Kontaktgabe in die Buchsenkontakte 8 und 9 des Buchsenteils B passen. Sie sind fest und unverrückbar im Schutzkörper 1 des Stiftgehäuses S angebracht. In der fertigen Kupplung greifen die Stifte 3 und 4 in die Buchsenkontakte 8 und 9 ein. Die lichte Weite des Aufnahmeraums 2 des Stiftgehäuses S ist in dessen radialer Richtung etwas kleiner als die radialen Außenabmessungen des Buchsengehäuses B. Der entsprechende Unterschied in den Abmessungen von Aufnahmeraum 2 des Stiftgehäuses S und Buchsengehäuse B muß so bemessen sein, daß das Buchsengehäuse B ohne allzu großen Kraftaufwand in das Stiftgehäuse S eingesteckt werden kann. Er soll aber ausreichend groß sein, um sicherzustellen, daß das Buchsengehäuse B zumindest in seinem die Buchsenkontakte 8 und 9 umgebenden Bereich elastisch zusammengedrückt wird. Das Material des Schutzkörpers 7 wird dann zusätzlich an die Buchsenkontakte 8 und 9 angedrückt.
  • Um die elastische Verformbarkeit des Schutzkörpers 7 des Buchsengehäuses B sicherzustellen, weist derselbe im Bereich der Buchsenkontakte 8 und 9 mindestens einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz 14 auf, dessen Länge vorzugsweise der Länge der Buchsenkontakte 8 und 9 entspricht. Die lichte Weite des Schlitzes 14 wird dann verringert, wenn der Schutzkörper 7 durch das Stiftgehäuse S zusammengedrückt wird. In bevorzugter Ausführungsform sind gemäß Fig. 4 vier in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte, sich in axialer Richtung erstreckende Schlitze 15, 16, 17 und 18 im Schutzkörper 7 des Buchsengehäuses B vorhanden.

Claims (2)

  1. Elektrische Kupplung, welche ein Stiftgehäuse (S) und ein Buchsengehäuse (B) aufweist, die mit ineinander steckbaren, jeweils in einem Schutzköper (1,7) aus Isoliermaterial angeordneten elektrischen Kontaktelementen ausgerüstet sind, an welche jeweils elektrische Leiter von elektrischen Leitungen angeschlossen sind, bei welcher die beiden Schutzkörper (1,7) eine Steckseite und eine Anschlußseite für die jeweilige elektrische Leitung aufweisen, bei welcher der Schutzkörper (7) des Buchsengehäuses (B) auf seiner Steckseite mit sich zu seinem Ende verkleinernden äußeren Abmessungen konisch ausgeführt ist, bei welcher der Schutzkörper (1) des Stiftgehäuses (S) einen Aufnahmeraum (2) aufweist, der analog zum Schutzkörper (7) des Buchsengehäuses (B) zu dessen Aufnahme konisch ausgeführt ist, und bei welcher die zu den Kontaktelementen des Buchsengehäuses (B) komplementären Kontaktelemente des Stiftgehäuses (S) fest und unverrückbar im Schutzkörper (1) des Stiftgehäuses (S) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Kontaktelemente des Buchsengehäuses (B) mit ihren Außenflächen dicht am Material des Schutzkörpers (7) desselben anliegen,
    - daß das Buchsengehäuse (B) in seinem konischen Bereich elastisch verformbar ist und mindestens einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz (14) hat, dessen Länge der Länge der Kontaktelemente des Buchsengehäuses (B) entspricht und
    - daß die lichten radialen Abmessungen des Aufnahmeraums (2) des Stiftgehäuses (S) geringfügig kleiner als die radialen Außenabmessungen des Buchsengehäuses (B) sind.
  2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente des Buchsengehäuses (B) dicht an den Wandungen von Ausnehmungen anliegen, die in einem vorgefertigten Schutzkörper (7) des Buchsengehäuses (B) vorhanden sind.
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