EP2580815A1 - Elektrisches steckverbindungselement - Google Patents

Elektrisches steckverbindungselement

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EP2580815A1
EP2580815A1 EP11724128.1A EP11724128A EP2580815A1 EP 2580815 A1 EP2580815 A1 EP 2580815A1 EP 11724128 A EP11724128 A EP 11724128A EP 2580815 A1 EP2580815 A1 EP 2580815A1
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EP
European Patent Office
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plug
connection element
contact
plug connection
clamping
Prior art date
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EP11724128.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2580815B1 (de
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Erich Frank
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3M Innovative Properties Co
Original Assignee
Pfisterer Kontaktsysteme GmbH
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Publication date
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Publication of EP2580815B1 publication Critical patent/EP2580815B1/de
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    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/30—Clamped connections, spring connections utilising a screw or nut clamping member
    • H01R4/36—Conductive members located under tip of screw

Definitions

  • the invention relates to an electrical connector element with a resiliently deformable contact member, by means of which the
  • Plug-in element is electrically connectable to a mating connector with another associated connector element.
  • Such connector elements are for example from the
  • the contact member must optionally be bent against the action of a foreign spring, whereby the
  • Plugging an increased insertion force is required. For many applications, this is not detrimental or even desirable because it signals the operator when mating that now the contact member is in contact-bearing system.
  • the connector also has an elastic expansion element, which is supported in the initial state against displacement in the insertion direction of the contact pins by at least one detent and the
  • Contact lamellae holds in an elastically tensioned open position, wherein the at least one detent is releasable by inserting the contact pin beyond the point of contact with the expansion element.
  • the expansion element is essentially a resiliently deformable plate which is anchored in associated detents on the inner surfaces of the contact blades.
  • EP 1 191 637 A1 shows a plug connector with a pin-like projection on a plug part which can be plugged into a socket of a socket part.
  • the pin-like projection has a groove formed substantially transversely to its longitudinal extent.
  • the socket has a substantially transversely to its longitudinal direction in the socket interior at least partially protruding locking means.
  • the latching means engages in the groove.
  • DE 10 2008 007 866 A1 shows a so-called banana plug, to which a connecting cable can be connected by means of a clamping screw.
  • the invention is based on the object of an electric
  • the connector element is inserted
  • Contact member in the contact supportive foreign spring is resiliently deformable, in particular in the initial state of
  • Plug connector is deformed before mating that the force required when mating the connector element with the other connector element against the amount of force that is required without the clamping element is reduced. In any case, this reduced force is valid for a phase of joining together, in particular at the beginning of the joining together. At the next Merging, especially in the course of vol
  • Self-suspension of the contact member is determined, optionally in total with a force applied by a foreign spring, in electric
  • connecting system can be brought to the other connector element.
  • a gap is present, which can be closed by canceling the action of the clamping element.
  • the gap may, for example, be less than 0.2 mm, in particular less than 0.05 mm and preferably less than 0.03 mm.
  • Clamping element preferably comes into positive engagement with a system provided for this purpose in the other connector element contact surface, and thereby during further mating the clamping element is displaceable in the insertion direction.
  • Plug connection element and the clamping element applied a frictional force reducing lubricant.
  • Plug connection element and the clamping element applied a frictional force reducing lubricant.
  • the clamping element which has no mechanical or electrically conductive function in the assembled state, from a
  • the two connector elements can in any case at the beginning of the mating powerless or even force-free inserted into each other until the other connector element comes into contact with the clamping element and this shifts the further mating until the effect of the clamping element is repealed.
  • the tensioning element is in the
  • Plug connection element arranged that only after reaching more than 40% of the overlap of the mutually associated contact surfaces of the connector element on the one hand and further
  • Plug connection element on the other hand, in particular only after reaching more than 55% of the overlap and preferably only after reaching more than 65% of the overlap, the effect of the clamping element can be canceled by the further mating. Thus, an increased insertion force must be applied only for the remainder of the distance of the mating. As a result, the abrasion on the surface of the contact member and / or the associated contact surface of the further connector element is reduced.
  • the connector element is a
  • the clamping element may be designed as a spreader, by means of which the contact member and / or a foreign spring is spread to a degree by which the force required to mate the female member with a male member is reduced.
  • the clear width of the contact member of the female member under the action of the clamping element may be greater than the outer diameter of a contact pin of the male member.
  • the connector element may be a
  • the plug connection element and / or the further plug connection element has a fixing element with which the fully assembled state of plug connection element and further plug connection element can be fixed. As a result, it is ensured even with the occurrence of further pressure and in particular tensile forces that the mated condition and thus the electrical connection is maintained.
  • the fixing element during mating of the connector element with the other connector element is resiliently deformable.
  • the fixing element may be resiliently deflectable when plugged together.
  • the fixing element can engage in a recess provided for this purpose on the further plug connection element.
  • the recess can be designed such that a release of the fixation is possible only with a very high force and / or with a tool.
  • Notch also have a self-locking edge, which prevents non-destructive release of the mated state.
  • the clamping element and the fixing element in such a way in the connector element and / or the other
  • Plug-in element arranged that the clamping element during
  • Plugging together is effective until the fixing element has experienced more than 60%, in particular more than 80% and preferably more than 95% of its maximum deformation. As a result, only the fixing element can be deformed in a first phase of the mating, which is possible with a comparatively low insertion force. Only when the fixing largely or completely deformed its maximum May have entered a second phase of the
  • the plug connection element and / or the further plug connection element has a base body which has an opening for receiving a conductor, which is electrically and mechanically connectable to the base body by means of a clamping screw.
  • the main body may also have a plurality of openings for screwing a plurality of clamping screws.
  • Fig. 1 shows a side view of an embodiment of a
  • FIG. 2 shows a plan view of the arrangement of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 shows a section III-III through the arrangement of Fig. 2,
  • FIGS. 4 to 6 show a cross section through the two
  • Fig. 7 shows the course of the force F over the path s at
  • Fig. 1 shows a side view of an embodiment of an electrical connector element 1 in the fully
  • FIG. 2 shows a plan view of the arrangement of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a section III-III through the arrangement of FIG. 2.
  • the connector element 1 has a base body 10 which has an opening 1 2 for receiving a conductor, not shown.
  • the conductor is defined by two radially with respect to a longitudinal axis 4 of the
  • Connector element 1 screwed clamping screws 14 electrically and mechanically connectable to the base body 10.
  • the further plug connection element 2 likewise has an opening 32 for a conductor to be connected, which can be mechanically and electrically connected to the base body 30 of the further plug connection element 2 by means of clamping screws 34 which can be screwed radially in relation to the longitudinal axis.
  • Cross sections can be inserted.
  • a optionally also adapted to the respective conductor cross-section or the respective conductor cross-section associated centering ring 8 used, in particular in the opening 12, 32 can be inserted.
  • the longitudinal axis of the cable conductor can thereby coincide with the longitudinal axis of the opening 12, 32.
  • the transverse offset of the cable with respect to the opening 1 2, 32 of the base body 10, 30 in the sleeve insulation body can be minimized or eliminated.
  • the longitudinal axis 4 of the electrical connector element 1 falls in the assembled state with the longitudinal axis 6 of the other
  • Plug connection element 2 together.
  • the plugging direction is parallel to the longitudinal axis. 4
  • the main body 10 preferably integrally forms a contact member 16, which in the exemplary embodiment has contact tongues 18 arranged around the longitudinal axis 4, which are resiliently deflectable in the radial direction.
  • the contact member 16 forms a basket contact in the
  • Embodiment has a total of six contact tongues 18 which may be arranged equidistantly in the circumferential direction.
  • the connector element 1 a foreign spring 20 which wraps around the contact tongues 18 near its free axial end in the embodiment as a wrap spring and biases in the direction radially inward.
  • the contact tongues 18 in contact-bearing contact with a contact-making surface 22 of a contact pin 24 of the other Plug connection element 2 held.
  • the main body 30 preferably forms the contact pin 24 in one piece.
  • Base body 10 of the connector element 1 is inserted, engaged in an extending on the contact pin 24 outer groove 46.
  • the fully assembled state is secured and can - if at all - only by an excessively high tensile force on the
  • Plug connection elements 1, 2 are repealed.
  • Figures 4 to 6 show a cross section through the two
  • annular gap 48 which may be less than 0.2 mm, in particular less than 0.5 mm and
  • the clear width may be greater in the state illustrated in FIG. 4 between 0.01 mm and 0.4 mm, in particular between 0.01 mm and 0.1 mm, and preferably between 0.01 mm and 0.06 mm as the outer diameter of the contact pin 24 in the region of the contacting surface 22nd
  • the inner diameter of the clamping element 40 may be greater than or equal to the outer diameter of a portion of the contact pin 24, which is smaller than the outer diameter in the region of the contact-making surface 22. This allows the two connector elements 1, 2 in the position shown in FIG powerless or at least with only a small force according to the arrows.
  • the main body 10 has an opening 36, whose inside diameter is greater than the end portion of the contact pin 24 of the other
  • the opening 36 is designed as a blind hole opening and separated from the opening 24 for insertion of the conductor by a wall 38. In the area of preferably at least
  • the fixing element 26 is inserted in the inner groove 28 and initially not in contact with the contact pin 24.
  • the contact pin 24 is rounded at its axial end and / or has an at least partially conical portion.
  • the fixing element 26 is spread almost maximally.
  • the clamping element 40 in the direction of arrow 44 within the
  • Plug connector 1 shifted. In the state shown in FIG. 5, the overlap of the mutually associated
  • the contact tongues 18 have a section with reduced wall thickness, by which the inside width of the main body 10 is increased in this area. The transition to the increased clear width takes place at an obtuse angle of more than 90 °, in particular more than 120 ° and preferably more than 145 °.
  • Fig. 7 shows the course of the force F in Newton over the distance s in mm when mating the two connector elements 1, 2.
  • the range s ⁇ 0 corresponds to the phase of the mating, until the conical end face of the contact pin 24 in contact with the Fixing 26 comes.
  • the fixing element is spread by the mating until the shoulder 42 in abutment with the
  • the diagram shows that during mating the phase in which the fixing element is spread (0 ⁇ s ⁇ approx. 3 mm) and the phase in which the clamping element is displaced (approx. 3.5 mm ⁇ s ⁇ approx 6.5 mm), and / or the phase in which the contact tongues 18 are in contact with the contacting surface 22 (about 7 mm ⁇ s ⁇ about 9 mm), are clearly separated from each other, so that the in The plug-in forces required for the respective phases do not add up, but only have to be applied one after the other when plugged together.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindungselement (1) mit einem federelastisch verformbaren Kontaktorgan (16), mit dem das Steckverbindungselement (1) bei einem Zusammenstecken mit einem weiteren Steckverbindungselement (2) elektrisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbindungselement (1) ein Spannelement (40) aufweist, mittels dem das Kontaktorgan (16) und/oder eine das Kontaktorgan (16) bei der Kontaktgabe unterstützende Fremdfeder (20) derart federelastisch verformbar ist, dass die zum Zusammenstecken des Steckverbindungselements (1) mit dem weiteren Steckverbindungselement (2) erforderliche Kraft reduziert ist, und dass durch das Zusammenstecken des Steckverbindungselements (1) mit dem weiteren Steckverbindungselement (2) die Wirkung des Spannelements (40) aufhebbar ist und dadurch das Kontaktorgan (16) mit der vorgesehenen Kontaktkraft in elektrisch verbindende Anlage an das weitere Steckverbindungselement (2) bringbar ist.

Description

Elektrisches Steckverbindungselement
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindungselement mit einem federelastisch verformbaren Kontaktorgan, mittels dem das
Steckverbindungselement bei einem Zusammenstecken mit einem zugehörigen weiteren Steckverbindungselement elektrisch verbindbar ist.
Derartige Steckverbindungselemente sind beispielsweise aus der
DE 10 2007 042 1 94 A1 bekannt. Beim Zusammenstecken des
Steckverbinderelements mit einem zugehörigen weiteren
Steckverbinderelement muss das Kontaktorgan gegebenenfalls auch gegen die Wirkung einer Fremdfeder aufgebogen werden, wodurch beim
Zusammenstecken eine erhöhte Steckkraft erforderlich ist. Für viele Anwendungsfälle ist dies nicht nachteilig oder sogar wünschenswert, weil dadurch der Bedienperson beim Zusammenstecken signalisiert wird, dass nun das Kontaktorgan in kontaktgebender Anlage ist.
In Anwendungsfällen, in denen die beim Zusammenstecken aufbringbare Kraft begrenzt ist, beispielsweise weil das Steckverbindungselement an einer schwer zugänglichen Stelle angeordnet ist, muss ein Kompromiss zwischen der aufzubringenden Steckkraft und der im zusammengesteckten Zustand wirksamen Kontaktkraft eingegangen werden. Aus der DE 10 2005 043 694 A1 ist ein elektrischer Steckverbinder mit vorgespannten Kontaktlamellen bekannt, welche sich von einem
Grundkörper entgegen der Einsteckrichtung eine Kontaktpins erstrecken. Der Steckverbinder weist außerdem ein elastisches Spreizelement auf, das sich im Ausgangszustand gegen eine Verschiebung in Einsteckrichtung des Kontaktpins durch mindestens eine Rastung abstützt und die
Kontaktlamellen in einer elastisch gespannten geöffneten Stellung hält, wobei die mindestens eine Rastung durch Einführen des Kontaktpins über den Punkt der Berührung mit dem Spreizelement hinaus lösbar ist.
Das Spreizelement ist im Wesentlichen eine federnd verformbare Platte, die in zugehörigen Rasten an den Innenflächen der Kontaktlamellen verankert ist.
Die US 4,951 ,222 und US 6,257,91 1 zeigen elektrische Steckverbinder mit einer reduzierten Einsteckkraft.
Die DE 10 2006 009 074 A1 zeigt einen elektrischen Steckverbinder mit vorgespannter Kontaktlamelle, deren freies Ende in Einführrichtung des Kontaktpins gerichtet ist, und mit einem an einem Steckverbindergehäuse schwenkbar gelagerten Haltearm, der im einführbereiten Ausgangszustand des Steckverbinders sowohl mit seinem freien Ende in die Steckaufnahme hineinragt als auch die in die Steckaufnahme hinein vorgespannte
Kontaktlamelle zurückhält. Die EP 1 191 637 AI zeigt einen Steckverbinder mit einem stiftartigen Vorsprung an einem Steckerteil, der in eine Buchse eines Buchsenteils einsteckbar ist. Der stiftartige Vorsprung weist eine im wesentlichen quer zu seiner Längsausdehnung ausgebildete Nut auf. Die Buchse weist ein im wesentlichen quer zu ihrer Längsrichtung in den Buchseninnenraum wenigstens teilweise hineinstehendes Rastmittel auf. Im verbundenen Zustand des Steckerteils mit dem Buchsenteil greift das Rastmittel in die Nut ein. Die DE 10 2008 007 866 A1 zeigt einen sogenannten Bananenstecker, an dem mittels einer Klemmschraube ein Anschlusskabel anschließbar ist.
Der Erfindung l iegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches
Steckverbindungselement bereitzustellen, das weiter verbesserte
Gebrauchseigenschaften aufweist. In einer Ausführungsart soll die beim Zusammenstecken des Steckverbindungselements mit einem weiteren Steckverbindungselement erforderliche Steckkraft reduziert sein und dennoch eine dauerhaft zuverlässige elektrische Verbindung gewährleistet sein.
Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 bestimmte
Steckverbindungselement gelöst. Besondere Ausführungsarten der
Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt. In einer Ausführungsart weist das Steckverbindungselement ein
Spannelement auf, mittels dem das Kontaktorgan und/oder eine das
Kontaktorgan bei der Kontaktgabe unterstützende Fremdfeder derart federelastisch verformbar ist, insbesondere im Ausgangszustand des
Steckverbindungselements vor dem Zusammenstecken verformt ist, dass die beim Zusammenstecken des Steckverbindungselements mit dem weiteren Steckverbindungselement erforderliche Kraft gegenüber dem Betrag der Kraft, die ohne das Spannelement erforderlich ist, reduziert ist. Diese reduzierte Kraft gilt jedenfalls für eine Phase des Zusammensteckens, insbesondere zu Beginn des Zusammensteckens. Beim weiteren Zusammenstecken, insbesondere im Verlauf des vol lständigen
Zusammensteckens, ist die Wirkung des Spannelements automatisch und durch das Zusammenstecken zwangsgesteuert aufhebbar. Dadurch ist das Kontaktelement mit der vorgesehenen Kontaktkraft, die durch die
Eigenfederung des Kontaktorgans bestimmt ist, gegebenenfalls in Summe mit einer von einer Fremdfeder aufgebrachten Kraft, in elektrisch
verbindende Anlage an das weitere Steckverbindungselement bringbar.
Dadurch ist die zum Zusammenstecken des Steckverbindungselements mit dem weiteren Steckverbindungselement erforderliche Steckkraft
insbesondere zu Beginn des Zusammensteckens reduziert. Gleichzeitig wird im vollständig zusammensteckten Zustand die volle Kontaktkraft bereitgestellt. Dies hat den Vorteil, dass jedenfalls zu Beginn des
Zusammensteckens die Steckkraft reduziert ist, und erst nach Erreichen einer Zwischenposition, in welcher die beiden zusammensteckbaren Steckverbindungselemente bereits eine Führung beim weiteren
Zusammenstecken erfahren, ist eine höhere Steckkraft erforderlich. Dabei kann auch bereits zu Beginn des Zusammensteckens das Kontaktorgan in Anlage, gegebenenfalls auch in elektrisch kontaktgebender Anlage, an dem zugehörigen weiteren Steckverbindungselement sein, allerdings ist die Anlagekraft aufgrund der Wirksamkeit des Spannelements reduziert.
In einer Ausführungsart ist durch das zu Beginn des Zusammensteckens wirksame Spannelement zwischen dem Kontaktorgan und der
kontaktgebenden Oberfläche des weiteren Steckverbindungselements ein Spalt vorhanden, der durch das Aufheben der Wirkung des Spannelements schließbar ist. Der Spalt kann beispielsweise weniger als 0,2 mm betragen, insbesondere weniger als 0,05 mm und vorzugsweise weniger als 0,03 mm. Dadurch ist auch bereits zu Beginn des Zusammensteckens eine Führung zwischen den beiden Steckverbindungselementen gewährleistet, ohne dass die Steckkraft durch eine Anlage des Kontaktorgans an der kontaktgebenden Oberfläche erhöht ist. In einer Ausführungsart ist das Spannelement beim Zusammenstecken in dem Steckverbindungselement verschiebbar, insbesondere in Steckrichtung verschiebbar. Das Verschieben kann dabei erst eintreten, wenn das
Spannelement in vorzugsweise formschlüssige Anlage an eine bei dem weiteren Steckverbindungselement hierfür vorgesehene Anlagefläche kommt, und dadurch beim weiteren Zusammenstecken das Spannelement in Steckrichtung verschiebbar ist.
In einer Ausführungsart ist zwischen einem Grundkörper des
Steckverbindungselements und dem Spannelement ein die Reibkraft reduzierendes Gleitmittel aufgebracht. Beispielsweise kann das
Spannelement und/oder der Grundkörper an seiner entsprechenden
Oberfläche eine die Reibungskraft reduzierende Beschichtung aufweisen und/oder das Spannelement kann geölt oder gefettet sein. Alternativ oder ergänzend kann das Spannelement, das im zusammengesteckten Zustand keine mechanische oder elektrisch leitende Funktion hat, aus einem
Werkstoff hergestellt sein, der in Abstimmung auf den Werkstoff des Grundkörpers einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist.
Durch den Spalt können die beiden Steckverbindungselemente jedenfalls zu Beginn des Zusammensteckens kraftlos oder sogar kraftfrei ineinander gesteckt werden, bis das weitere Steckverbindungselement in Anlage an das Spannelement kommt und dieses beim weiteren Zusammenstecken verschiebt, bis die Wirkung des Spannelements aufgehoben ist. In einer Ausführungsart ist das Spannelement derart in dem
Steckverbindungselement angeordnet, dass erst nach Erreichen von mehr als 40 % der Überdeckung der einander zugeordneten Kontaktflächen des Steckverbindungselements einerseits und des weiteren
Steckverbindungselements andererseits, insbesondere erst nach Erreichen von mehr als 55 % der Überdeckung und vorzugsweise erst nach Erreichen von mehr als 65 % der Überdeckung, die Wirkung des Spannelements durch das weitere Zusammenstecken aufhebbar ist. Somit muss lediglich für den Rest der Wegstrecke des Zusammensteckens eine erhöhte Steckkraft aufgebracht werden. Dadurch ist auch der Abrieb auf der Oberfläche des Kontaktorgans und/oder der zugeordneten Kontaktfläche des weiteren Steckverbindungselements reduziert.
In einer Ausführungsart ist das Steckverbindungselement ein
Buchsenelement. Das Spannelement kann als Spreizring ausgeführt sein, mittels dem das Kontaktorgan und/oder eine Fremdfeder auf ein Maß spreizbar ist, durch das die zum Zusammenstecken des Buchsenelements mit einem Steckerelement erforderliche Kraft reduziert ist. Beispielsweise kann die lichte Weite des Kontaktorgans des Buchsenelements unter der Wirkung des Spannelements größer sein als der Außendurchmesser eines Kontaktstiftes des Steckerelements.
In einer Ausführungsart kann das Steckverbindungselement ein
Steckerelement sein, und das Spannelement kann den Außendurchmesser des Kontaktorgans reduzieren, beispielsweise durch einen Spannring, der beim Zusammenstecken abstreifbar ist und dadurch dessen Wirkung auf das Kontaktorgan aufhebbar ist. In einer Ausführungsart weist das Steckverbindungselement und/oder das weitere Steckverbindungselement ein Fixierelement auf, mit dem der vollständig zusammengesteckte Zustand von Steckverbindungselement und weiterem Steckverbindungselement fixierbar ist. Dadurch ist auch beim Auftreten von weiteren Druck- und insbesondere Zugkräften gewährleistet, dass der zusammengesteckte Zustand und damit die elektrische Verbindung aufrechterhalten wird.
In einer Ausführungsart ist das Fixierelement beim Zusammenstecken des Steckverbindungselements mit dem weiteren Steckverbindungselement federelastisch verformbar. Beispielsweise kann das Fixierelement beim Zusammenstecken federelastisch auslenkbar sein. Nach Erreichen der zusammengesteckten Position kann das Fixierelement in eine dafür vorgesehene Rastausnehmung an dem weiteren Steckverbindungselement einrasten. Die Ausnehmung kann dabei derart ausgestaltet sein, dass ein Lösen der Fixierung nur mit einem sehr hohen Kraftaufwand und/oder mit einem Werkzeug möglich ist. In einer Ausführungsart kann die
Rastausnehmung auch eine selbstsperrende Flanke aufweisen, die ein zerstörungsfreies Lösen des zusammengesteckten Zustands verhindert.
In einer Ausführungsart sind das Spannelement und das Fixierelement derart in dem Steckverbindungselement und/oder dem weiteren
Steckverbindungselement angeordnet, dass das Spannelement beim
Zusammenstecken so lange wirksam ist, bis das Fixierelement mehr als 60 %, insbesondere mehr als 80 % und vorzugsweise mehr als 95 % seiner maximalen Verformung erfahren hat. Dadurch kann in einer ersten Phase des Zusammensteckens lediglich das Fixierelement verformt werden, was mit einer vergleichsweise geringen Steckkraft möglich ist. Erst wenn das Fixierelement weitgehend oder auch vollständig seinen maximal verformte Zustand eingenommen hat, kann in einer zweiten Phase des
Zusammensteckens das Spannelement verschoben werden und/oder die Wirkung des Spannelements aufgehoben werden. Dadurch wird verhindert, dass sich beim Zusammenstecken die Kräfte zum Verformen des
Fixierelements einerseits und zum Verschieben des Spannelements andererseits addieren.
In einer Ausführungsart weist das Steckverbindungselement und/oder das weitere Steckverbindungselement einen Grundkörper auf, der eine Öffnung zur Aufnahme eines Leiters aufweist, der mittels einer Klemmschraube elektrisch und mechanisch mit dem Grundkörper verbindbar ist. Der Grundkörper kann auch mehrere Öffnungen für das Einschrauben mehrerer Klemmschrauben aufweisen. In einer Ausführungsart ist der Grundkörper des Steckverbindungselements und/oder des weiteren
Steckverbindungselements zylindrisch und/oder an der Oberfläche ohne scharfe Kanten, damit ein darüber platzierter, radial elastisch aufdehnbarer Muffenisolierkörper vor Beschädigungen geschützt ist. In einer
Auführungsart darf der Außendurchmesser des Grundkörpers deshalb auch ein bestimmtes Maß, beispielsweise 37 mm, nicht übersteigen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines
elektrischen Steckverbindungselements, Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung der Fig. 1 ,
Fig. 3 zeigt einen Schnitt III-III durch die Anordnung der Fig. 2,
Fign. 4 bis 6 zeigen einen Querschnitt durch die beiden
Steckverbindungselemente in verschiedenen Stadien des Zusammensteckens, und
Fig. 7 zeigt den Verlauf der Kraft F über dem Weg s beim
Zusammenstecken der beiden Steckverbindungselemente.
Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines elektrischen Steckverbindungselements 1 im vollständig
zusammengesteckten Zustand mit einem weiteren
Steckverbindungselement 2. Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung der Fig. 1. Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt III-III durch die Anordnung der Fig. 2.
Das Steckverbindungselement 1 weist einen Grundkörper 10 auf, der eine Öffnung 1 2 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Leiters aufweist. Der Leiter ist durch zwei radial in Bezug auf eine Längsachse 4 des
Steckverbinderelements 1 einschraubbare Klemmschrauben 14 elektrisch und mechanisch mit dem Grundkörper 10 verbindbar. Das weitere Steckverbindungselement 2 weist ebenfalls eine Öffnung 32 für einen anzuschließenden Leiter auf, der mittels radial in Bezug auf die Längsachse einschraubbaren Klemmschrauben 34 mit dem Grundkörper 30 des weiteren Steckverbindungselements 2 mechanisch und elektrisch verbindbar ist.
In der Öffnungen 12, 32 sind Kabelleiter mit unterschiedlichen
Querschnitten einsteckbar. Insbesondere für Kabelleiter mit einem geringeren als dem maximal möglichen Leiterquerschnitt ist ein gegebenenfalls auch an den jeweiligen Leiterquerschnitt angepasster oder dem jeweiligen Leiterquerschnitt zugeordneter Zentrierring 8 einsetzbar, insbesondere in die Öffnung 12, 32 einsteckbar. Durch den Zentrierring 8 ist der Kabelieiter in Bezug auf die Öffnung 12, 32 zentrierbar, d.h. ein Versatz der Längsachse des Kabelleiters in Bezug auf die Längsachse der Öffnung 1 2, 32 kann minimiert oder sogar eliminiert werden.
Im montierten Zustand kann dadurch die Längsachse des Kabelleiters mit der Längsachse der Öffnung 12, 32 zusammenfallen. Der Querversatz des Kabels in Bezug auf die Öffnung 1 2, 32 des Grundkörpers 10, 30 in dem Muffenisolationskörper kann dadurch minimiert oder eliminiert werden.
Die Längsachse 4 des elektrischen Steckverbinderelements 1 fällt im zusammengesteckten Zustand mit der Längsachse 6 des weiteren
Steckverbindungselements 2 zusammen. Die Steckrichtung verläuft parallel zur Längsachse 4.
Der Grundkörper 10 bildet vorzugsweise einstückig ein Kontaktorgan 16 aus, das im Ausführungsbeispiel um die Längsachse 4 herum angeordnete Kontaktzungen 18 aufweist, die in Radialrichtung federelastisch auslenkbar sind. Das Kontaktorgan 16 bildet dabei einen Korbkontakt, der im
Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Kontaktzungen 18 aufweist, die in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet sein können. Zur Unterstützung der Kontaktkraft weist das Steckverbindungselement 1 eine Fremdfeder 20 auf, die im Ausführungsbeispiel als Schlingfeder die Kontaktzungen 18 nahe ihrem freien axialen Ende umschlingt und in Richtung nach radial innen vorspannt. Dadurch werden im zusammengesteckten Zustand die Kontaktzungen 18 in kontaktgebender Anlage an einer kontaktgebenden Oberfläche 22 eines Kontaktstiftes 24 des weiteren Steckverbindungselements 2 gehalten. Der Grundkörper 30 bildet den Kontaktstift 24 vorzugsweise einstückig aus.
In dem vollständig zusammengesteckten Zustand ist ein als Rastring ausgebildetes Fixierelement 26, das in eine Innennut 28 in dem
Grundkörper 10 des Steckverbindungselements 1 eingelegt ist, in eine an dem Kontaktstift 24 verlaufende Außennut 46 eingerastet. Dadurch ist der vollständig zusammengesteckte Zustand gesichert und kann - sofern überhaupt - nur durch eine übermäßig hohe Zugkraft auf die
Steckverbindungselemente 1 , 2 aufgehoben werden.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen einen Querschnitt durch die beiden
Steckverbindungselemente 1 , 2 in verschiedenen Stadien des
Zusammensteckens. In dem Steckverbindungselement 1 ist an dem
Kontaktorgan 1 6, insbesondere an den Kontaktzungen 18, ein
Spannelement 40 derart in Anlage, dass die Kontaktzungen 18 gegen die Kraft der Fremdfeder 20 radial nach außen gebogen sind. Dadurch ist die lichte Weite des von den Kontaktzungen 18 eingeschlossenen Umfangs größer oder gleich dem Außendurchmesser des Kontaktstiftes 24 des weiteren Steckverbindungselements 2 im Bereich der kontaktgebenden
Oberfläche 22, und es bildet sich ein ringförmiger Spalt 48, der weniger als 0,2 mm betragen kann, insbesondere weniger als 0,5 mm und
vorzugsweise weniger als 0,03 mm. Die lichte Weite kann in dem in der Fig. 4 dargestel lten Zustand zwischen 0,01 mm und 0,4 mm, insbesondere zwischen 0,01 mm und 0,1 mm und vorzugsweise zwischen 0,01 mm und 0,06 mm größer sein als der Außendurchmesser des Kontaktstiftes 24 im Bereich der kontaktgebenden Oberfläche 22. Der Innendurchmesser des Spannelements 40 kann dabei größer oder gleich dem Außendurchmesser eines Abschnitts des Kontaktstiftes 24 sein, der kleiner ist als der Außendurchmesser im Bereich der kontaktgebenden Oberfläche 22. Dadurch lassen sich die beiden Steckverbindungselemente 1 , 2 in der in der Fig. 4 dargestellten Position kraftlos oder jedenfalls mit nur geringer Kraft entsprechend den Pfeilen zusammenstecken.
Der Grundkörper 10 weist eine Öffnung 36 auf, deren lichte Weite größer ist als der Endabschnitt des Kontaktstiftes 24 des weiteren
Steckverbindungselements 2. Die Öffnung 36 ist dabei als Sacklochöffnung ausgeführt und von der Öffnung 24 zum Einsetzen des Leiters durch eine Wand 38 getrennt. Im Bereich der vorzugsweise mindestens
abschnittsweise zylindrischen Öffnung 36 ist in der Innennut 28 das Fixierelement 26 eingelegt und anfänglich noch nicht in Anlage an dem Kontaktstift 24. Der Kontaktstift 24 ist an seinem axialen Ende verrundet und/oder weist einen mindestens teilweise kegelförmigen Abschnitt auf.
Beim weiteren Zusammenstecken (Fig. 5) kommt der kegelförmige
Abschnitt des Kontaktstiftes 24 in Anlage an das Fixierelement 26 und spreizt dieses im Verlauf des Zusammensteckens. In dem in der Fig. 5 dargestellten Zustand ist das Fixierelement 26 nahezu maximal gespreizt. In diesem Zustand kommt eine von dem Kontaktstift 24 ausgebildete ringförmige Schulter 42, die durch den Übergang zu der kontaktgebenden Oberfläche 22 mit ihrem vergrößerten Außendurchmesser gebildet ist, in Anlage an das Spannelement 40; beim weiteren Zusammenschieben wird das Spannelement 40 in Richtung des Pfeils 44 innerhalb des
Steckverbindungselements 1 verschoben. In dem in der Fig. 5 dargestellten Zustand beträgt die Überdeckung der einander zugeordneten
Kontaktflächen des Steckverbindungselements 1 und des weiteren Steckverbindungselements 2 mehr als 40 % der Überdeckung im
vollständig zusammengesteckten Zustand der Fig. 6, insbesondere mehr als 55 % und vorzugsweise mehr als 65 %. Die Kontaktzungen 18 weisen einen Abschnitt mit reduzierter Wandstärke auf, durch den die lichte Weite des Grundkörpers 10 in diesem Bereich vergrößert ist. Der Übergang zu der erhöhten lichten Weite erfolgt in einem stumpfen Winkel von mehr als 90°, insbesondere mehr als 120° und vorzugsweise mehr als 145°. Sobald das Spannelement 40 in diesen Abschnitt hineinverschoben ist, ist die Wirkung des Spannelements 40 aufgehoben. Dieser Zustand ist in der Fig. 6 dargestellt. Dadurch kommen die Kontaktzungen 18 in kontaktgebende Anlage an die Oberfläche 22, unterstützt außerdem noch durch die Fremdfeder 20. In dem in der Fig. 6 dargestellten Zustand rastet außerdem das Fixierelement 26 in die
Außennut 46 des Kontaktstiftes 24 und fixiert dadurch den
zusammengesteckten Zustand.
Die Fig. 7 zeigt den Verlauf der Kraft F in Newton über dem Weg s in mm beim Zusammenstecken der beiden Steckverbindungselemente 1 , 2. Der Bereich s < 0 entspricht dabei der Phase des Zusammensteckens, bis die konische Endfläche des Kontaktstiftes 24 in Anlage an das Fixierelement 26 kommt. Im Bereich 0 < s < ca. 3 mm wird durch das Zusammenstecken das Fixierelement gespreizt, bis die Schulter 42 in Anlage an das
Spannelement 40 kommt. Bei etwa s = 3,5 mm setzt bei einem weiteren Zusammenstecken das Verschieben des Spannelements 40 ein, bis bei etwa s = 6,5 mm die Wirkung des Spannelements 40 aufgehoben wird und die Kontaktzungen 18 in Anlage an der Oberfläche 22 sind. Dadurch erhöht sich die für das weitere Zusammenstecken erforderliche Kraft, bleibt aber insgesamt unter einem Wert von etwa 100 N. Bei etwa s = 9 mm rastet das Fixierelement 26 in die Außennut 46, woraufhin der vollständig
zusammengesteckte Zustand erreicht ist und die Kraft sehr stark ansteigt.
Aus dem Diagramm geht hervor, dass beim Zusammenstecken die Phase, in denen das Fixierelement gespreizt wird (0 < s < ca. 3 mm), und die Phase, in der das Spannelement verschoben wird (ca. 3,5 mm < s < ca. 6,5 mm), und/oder die Phase, in welcher die Kontaktzungen 18 in Anlage an der kontaktgebenden Oberfläche 22 sind (ca. 7 mm < s < ca. 9 mm), klar voneinander getrennt sind, so dass sich die in den jeweiligen Phasen erforderlichen Steckkräfte nicht addieren, sondern beim Zusammenstecken nur nacheinander aufgebracht werden müssen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Elektrisches Steckverbindungselement (1) mit einem federelastisch verformbaren Kontaktorgan (16), mit dem das
Steckverbindungselement (1 ) bei einem Zusammenstecken mit einem weiteren Steckverbindungselement (2) elektrisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbindungselement (1 ) ein Spannelement (40) aufweist, mittels dem das Kontaktorgan (16) und/oder eine das Kontaktorgan (16) bei der Kontaktgabe
unterstützende Fremdfeder (20) derart federelastisch verformbar ist, dass die zum Zusammenstecken des Steckverbindungselements (1 ) mit dem weiteren Steckverbindungselement (2) erforderliche Kraft reduziert ist, und dass durch das Zusammenstecken des
Steckverbindungselements (1) mit dem weiteren
Steckverbindungselement (2) die Wirkung des Spannelements (40) aufhebbar ist und dadurch das Kontaktorgan (16) mit der
vorgesehenen Kontaktkraft in elektrisch verbindende Anlage an das weitere Steckverbindungselement (2) bringbar ist.
Steckverbindungselement (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das zu Beginn des Zusammensteckens wirksame Spannelement (40) zwischen dem Kontaktorgan (16) und einer kontaktgebenden
Oberfläche (22) des weiteren Steckverbindungselements
(2) ein Spalt (48) vorhanden ist, und dass durch das Aufheben der Wirkung des Spannelements (40) der Spalt (48) schließbar ist.
3. Steckverbindungselement (1 ) nach Anspruch 1 oder einem d
vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Zusammenstecken das Spannelement (40) in dem
Steckverbindungselement (1 ) verschiebbar ist, insbesondere in
Steckrichtung verschiebbar ist.
Steckverbindungselement (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Grundkörper (10) des Steckverbindungselements (1) und dem Spannelement (40) ein die Reibungskraft reduzierendes Gleitmittel aufgebracht ist.
Steckverbindungselement (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Spannelement (40) derart in dem Steckverbindungselement (1 ) angeordnet ist, dass erst nach Erreichen von mehr als 40% der Überdeckung der einander zugeordneten Kontaktflächen des
Steckverbindungselements (1 ) und des weiteren
Steckverbindungselements (2), insbesondere erst nach Erreichen von mehr als 55 % der Überdeckung und vorzugsweise erst nach
Erreichen von mehr als 65 % der Überdeckung, durch das weitere Zusammenstecken die Wirkung des Spannelements (40) aufhebbar ist.
Steckverbindungselement (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Steckverbindungselement (1 ) ein Buchsenelement ist, und dass das Spannelement (40) ein Spreizring ist, mittels dem das Kontaktorgan (16) des Buchsenelements und/oder die Fremdfeder (20) auf ein Maß spreizbar ist, durch das die zum Zusammenstecken mit einem
Steckerelement erforderliche Kraft reduziert ist. Steckverbindungselement (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Steckverbindungselement (1 ) und/oder das weitere
Steckverbindungselement (2) ein Fixierelement (26) aufweist, mit dem der zusammengesteckte Zustand von Steckverbindungselement (1 ) und weiterem Steckverbindungselement (2) fixierbar ist.
Steckverbindungselement (1 ) nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das Fixierelement (26) beim Zusammenstecken des Steckverbindungselements (1 ) mit dem weiteren
Steckverbindungselement (2) federelastisch verformbar ist.
Steckverbindungselement (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (40) und das Fixierelement (26) derart in dem Steckverbindungselement (1 ) und/oder dem weiteren Steckverbindungselement (2) angeordnet sind, dass beim Zusammenstecken das Spannelement (40) solange wirksam ist, bis das Fixierelement (26) mehr als 60 %, insbesondere mehr als 80 % und vorzugsweise mehr als 95 % seiner maximalen Verformung erfahren hat.
Steckverbindungselement (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Steckverbindungselement (1 ) und/oder das weitere
Steckverbindungselement (2) einen Grundkörper (10, 30) aufweist, der eine Öffnung (12, 32) zur Aufnahme eines Leiters aufweist, der mittels einer Klemmschraube (14, 34) elektrisch und mechanisch mit dem Grundkörper (10, 30) verbindbar ist.
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