EP2973887B1 - Steckverbinder - Google Patents

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EP2973887B1
EP2973887B1 EP14704082.8A EP14704082A EP2973887B1 EP 2973887 B1 EP2973887 B1 EP 2973887B1 EP 14704082 A EP14704082 A EP 14704082A EP 2973887 B1 EP2973887 B1 EP 2973887B1
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EP
European Patent Office
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conductor
plug
union nut
type connector
connector
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EP14704082.8A
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EP2973887A1 (de
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Frank Tatzel
Georg SCHIELE
Christian Dandl
Christian Maier
Herbert Babinger
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.)
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/03Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections
    • H01R9/05Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections for coaxial cables
    • H01R9/0521Connection to outer conductor by action of a nut
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/622Screw-ring or screw-casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2103/00Two poles

Definitions

  • the invention relates to a plug connector, in particular a coaxial high-frequency plug connector, as well as a plug connection formed from such a plug connector and a mating plug connector complementary thereto.
  • At least the outer conductors of the two plug-in connectors are (also) axially contacted, that is to say, end-face contact surfaces of the outer conductors abut one another when the plug-in connections are plugged together.
  • a comparatively high contact pressure is regularly required. This is generated in many plug connections by means of a union nut which is rotatably arranged on a housing of the one connector, which is formed many times by the outer conductor and has an internal thread that can be screwed onto an external thread of a housing of the other connector, which is formed many times by the outer conductor.
  • the two connectors By screwing on the union nut, the two connectors are moved relative to one another in the direction of their longitudinal axes (this corresponds to the plug-in direction) and the axial contact pressure is thereby generated.
  • the union nut then ensures a permanent but releasable fixation of the connector when the high-frequency connector is plugged together.
  • a high-frequency connector is, for example, from DE 43 00 243 C1 or from the JP 2005 259404 A known. Screw connections in general are regularly secured against automatic loosening as a result of setting. A large number of securing elements such as tension washers, serrated lock washers and spring washers are available for this purpose.
  • the known high-frequency plug-in connections are therefore regularly secured against automatic loosening by tightening the union nut with a comparatively high tightening torque that compensates for the expected setting of the screw connection.
  • this makes it more difficult to plug the connector together and can also damage the connectors involved.
  • the US 6,953,359 B1 describes a connector with a bayonet coupling. It is also disclosed to use a union nut instead of a bayonet coupling.
  • the object of the invention was based on specifying an improved plug connection fixed by means of a union nut, which is secured against automatic loosening of the union nut, in particular even with comparatively low tightening torques.
  • a connector of the generic type in particular a high-frequency connector, with (at least) one conductor and (at least) one threaded union nut rotatably mounted on the conductor, in particular an internal thread, is characterized according to the invention in that the union nut is resiliently mounted on the conductor in the axial direction of the connector.
  • the connector according to the invention By integrating a spring element in the mounting of the union nut on the conductor, its integration in the interior of the connector, where usually no space is available, is avoided.
  • the embodiment of the connector according to the invention also offers the possibility of arranging the spring element outside the signal path for high-frequency signals, so that a negative influence on the RF transmission properties of the connector can essentially be ruled out.
  • the spring element since the spring element is located outside the plug-in interface, compatibility of the connector according to the invention with conventional, in particular standardized (e.g. DIN 47 223, DIN 47 281, DIN 47 295 and DIN 47 297) mating connectors can be implemented without any problems.
  • the spring element is designed in the form of a corrugated ring spring, ie the union nut by means of (at least) a corrugated ring spring is mounted on the conductor.
  • This is a structurally simple design that is characterized by a small footprint.
  • the corrugated ring spring is designed as a corrugated ring, since comparatively large spring forces can be achieved by means of a corrugated ring even with small dimensions.
  • corrugated ring spring provides that it is arranged on the inside in a groove in the conductor and on the outside in a groove in the union nut.
  • the connector according to the invention is designed as a coaxial connector, the conductor surrounding an inner conductor as an outer conductor.
  • coaxial plug connectors are advantageously suitable for the transmission of high-frequency signals that is preferably provided.
  • a plug connection according to the invention comprises (at least) one mating plug connector, the mating plug connector having a thread, in particular an external thread, which interacts with the union nut.
  • the embodiment of a connector according to the invention shown in the drawings comprises a connector according to the invention in the form of a plug 1 as well as a matching mating connector in the form of a coupler 2.
  • the plug 1 is intended for connection to another series of connectors (not shown) and thus represents an adapter
  • the coupler 2 is provided for connection to a housing (not shown) and thus represents a housing coupler.
  • Both connectors are designed as simple connectors and each comprise a conductor 3, 4.
  • the plug 1 comprises a union nut 5 with an internal thread.
  • the union nut 5 is rotatably mounted on the conductor 3 of the connector 1.
  • the union nut 5 comprises a circumferential groove 6 on its inside, into which a corrugated ring spring 7 engages on the outside.
  • the conductor 3 comprises a circumferential groove 8 on its outside, into which the corrugated ring spring 7 engages on the inside.
  • the grooves 6, 8 have a groove width which is wider than the corrugated ring spring body in its cross section (which is constant over the length).
  • the groove width preferably corresponds approximately to the total extension of the unloaded or only slightly pretensioned corrugated ring spring 7 in the direction of its longitudinal axis.
  • the corrugated ring spring 7 is in the unloaded state in the Figures 4 and 5 shown in two side views rotated by 90 ° to one another about the longitudinal axis of the corrugated ring spring 7.
  • the curved or undulating course of the ring-shaped spring body of the corrugated ring spring 7 can be clearly seen therein.
  • the corrugated ring spring 7 is also in the plug connection, as it is in the Figs. 1 to 3 is shown, arranged.
  • There the union nut 5 is already screwed to an external thread formed by the conductor 4 of the coupler 2 at its plug-in end, but not yet tightened with an intended operating torque.
  • the illustrated state of the plug connection already contact the conductors 3, 4 of the two plug connectors axially.
  • the corrugated ring spring 7 is C-shaped and thus has a radial slot 9.
  • the corrugated ring spring 7 has a relatively high radial elasticity, which makes it easier to insert it into the groove 6 of the union nut 5 and into the groove 8 of the conductor 3 of the plug 1.
  • the connectors are designed as coaxial connectors (not shown). It is provided that the conductors 3, 4 are hollow and each receive an inner conductor which is electrically insulated from the associated (outer) conductor 3, 4 via a dielectric, in particular one or more insulating washers.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, insbesondere einen koaxialen Hochfrequenzsteckverbinder, sowie eine aus einem solchen Steckverbinder und einem dazu komplementären Gegensteckverbinder ausgebildete Steckverbindung.
  • Bei vielen bekannten Hochfrequenzsteckverbindungen erfolgt die Kontaktierung von zumindest den Außenleitern der beiden Steckverbinder (auch) axial, d.h. stirnseitige Kontaktflächen der Außenleiter stoßen im zusammengesteckten Zustand der Steckverbindungen aneinander. Um eine möglichst intermodulations- und reflexionsfreie Übertragung von Hochfrequenzsignalen über die Steckverbindungen zu erreichen, ist regelmäßig ein vergleichsweise hoher Kontaktdruck erforderlich. Dieser wird bei vielen Steckverbindungen mittels einer Überwurfmutter erzeugt, die drehbar auf einem vielfach von dem Außenleiter ausgebildeten Gehäuse des einen Steckverbinders angeordnet ist und ein Innengewinde aufweist, das auf ein Außengewinde eines vielfach von dem Außenleiter ausgebildeten Gehäuses des anderen Steckverbinders aufgeschraubt werden kann. Durch das Aufschrauben der Überwurfmutter werden die beiden Steckverbinder in Richtung Ihrer Längsachsen (diese entspricht der Steckrichtung) relativ zueinander bewegt und dadurch der axiale Kontaktdruck erzeugt. Die Überwurfmutter sorgt dann noch für eine dauerhafte, aber wieder lösbare Fixierung der Steckverbinder im zusammengesteckten Zustand der Hochfrequenzsteckverbindung. Eine solche Hochfrequenzsteckverbindung ist beispielsweise aus der DE 43 00 243 C1 oder aus der JP 2005 259404 A bekannt. Schraubverbindungen im Allgemeinen werden regelmäßig gegen ein selbsttätiges Lösen infolge eines Setzens gesichert. Hierfür steht eine Vielzahl von Sicherungselementen wie z.B. Spannscheiben, Fächerscheiben und Federringe zur Verfügung.
  • Aus verschiedenen Gründen werden solche Sicherungselemente bislang nicht für das Sichern der Verschraubung einer per Überwurfmutter fixierten Steckverbindung eingesetzt. Ein Grund liegt in dem regelmäßig nicht vorhandenen Raum für die Integration eines solchen Sicherungselements. Ein anderer Grund ist die Einschränkung der Benutzungsfreundlichkeit, wenn nach dem Zusammenstecken der Steckverbindung das Vorhandensein und der korrekte Sitz eines Sicherungselements überprüft werden muss. Und schließlich dürfen sich durch das Sicherungselement die elektrischen Übertragungseigenschaften nicht nachteilig verändern, was bei Hochfrequenzsteckverbindungen der Fall wäre, wenn das Sicherungselement zwischen den axialen Kontaktflächen angeordnet wäre.
  • Ein Sichern gegen selbsttätiges Lösen erfolgt bei den bekannten Hochfrequenzsteckverbindungen daher regelmäßig durch das Anziehen der Überwurfmutter mit einem vergleichsweise hohen, das zu erwartende Setzen der Schraubverbindung kompensierenden Anzugsmoment. Dies erschwert jedoch das Zusammenstecken der Steckverbindung und kann zudem zu einer Beschädigung der beteiligten Steckverbinder führen.
  • Die US 6,953,359 B1 beschreibt einen Steckverbinder mit einer Bajonettkupplung. Weiter wird offenbart eine Überwurfmutter anstatt einer Bajonettkupplung zu benutzen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, mittels einer Überwurfmutter fixierte Steckverbindung anzugeben, die insbesondere auch bei vergleichsweise geringen Anzugsmomenten gegen ein selbsttätiges Lösen der Überwurfmutter gesichert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder gemäß dem Anspruch 1 sowie eine einen solchen Steckverbinder sowie einen dazu komplementären Gegensteckverbinder umfassende Steckverbindung gemäß dem Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steckverbinders ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
  • Ein gattungsgemäßer Steckverbinder, insbesondere Hochfrequenzsteckverbinder, mit (mindestens) einem Leiter sowie (mindestens) einer drehbar auf dem Leiter gelagerten Überwurfmutter mit Gewinde, insbesondere Innengewinde, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Überwurfmutter in axialer Richtung des Steckverbinders federnd auf dem Leiter gelagert ist.
  • Durch die Integration eines Federelements in die Lagerung der Überwurfmutter auf dem Leiter wird dessen Integration im Inneren des Steckverbinders, wo regelmäßig kein Raum dafür zur Verfügung steht, vermieden. Auch bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steckverbinders die Möglichkeit, das Federelement außerhalb des Signalpfads für Hochfrequenzsignale anzuordnen, so dass eine negative Beeinflussung der HF-Übertragungseigenschaften des Steckverbinders im Wesentlichen ausgeschlossen werden kann. Und schließlich kann, da sich das Federelement außerhalb des Steckinterfaces befindet, eine Kompatibilität des erfindungsgemäßen Steckverbinders mit konventionellen, insbesondere genormten (z.B. DIN 47 223, DIN 47 281, DIN 47 295 und DIN 47 297) Gegenteckverbindern problemlos umgesetzt werden.
  • Es ist vorgesehen, dass das Federelement in Form einer Wellringfeder ausgebildet ist, d.h. die Überwurfmutter mittels (mindestens) einer Wellringfeder auf dem Leiter gelagert ist. Dies stellt eine konstruktiv einfache und sich durch einen geringen Platzbedarf auszeichnende Ausgestaltung dar.
  • Dabei ist die Wellringfeder als Wellring ausgebildet, da mittels eines Wellrings auch bei geringen Abmessungen vergleichsweise große Federkräfte erzielt werden können.
  • Eine Integration der Wellringfeder sieht vor, dass diese innenseitig in einer Nut des Leiters und außenseitig in einer Nut der Überwurfmutter angeordnet ist.
  • Der erfindungsgemäße Steckverbinder ist als Koaxialsteckverbinder ausgebildet, wobei der Leiter als Außenleiter einen Innenleiter umgibt. Koaxialsteckverbinder eignen sich infolge der Schirmwirkung, die der Außenleiter im Bezug zu dem signalführenden Innenleiter aufweisen kann, vorteilhaft zur bevorzugt vorgesehenen Übertragung von Hochfrequenzsignalen.
  • Eine erfindungsgemäße Steckverbindung umfasst neben (mindestens) einem erfindungsgemäßen Steckverbinder (mindestens) einen Gegensteckverbinder, wobei der Gegensteckverbinder ein mit der Überwurfmutter zusammenwirkendes Gewinde, insbesondere Außengewinde aufweist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
  • Fig.1:
    eine erfindungsgemäße Steckverbindung mit nicht vollständig verschraubter Überwurfmutter in einer perspektivischen Darstellung;
    Fig. 2:
    die Steckverbindung mit ausgeblendeter Überwurfmutter;
    Fig. 3:
    die Steckverbindung gemäß Fig. 1 in einem Längsschnitt;
    Fig. 4:
    die Wellringfeder der Steckverbindung in einer ersten Seitenansicht;
    Fig. 5:
    die Wellringfeder in einer zweiten Seitenansicht;
    Fig. 6:
    die Wellringfeder im deformierten Zustand in einer Seitenansicht.
  • Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steckverbindung umfasst einen erfindungsgemäßen Steckverbinder in Form eines Steckers 1 sowie einen dazu passenden Gegensteckverbinder in Form eines Kupplers 2. Der Stecker 1 ist zur Verbindung mit einer anderen Steckerserie (nicht dargestellt) vorgesehen, stellt somit einen Adapter dar. Der Kuppler 2 ist dagegen zur Verbindung mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) vorgesehen, stellt somit einen Gehäusekuppler dar.
  • Beide Steckverbinder sind als einfache Steckverbinder ausgebildet und umfassen jeweils einen Leiter 3, 4.
  • Der Stecker 1 umfasst eine Überwurfmutter 5 mit einem Innengewinde. Die Überwurfmutter 5 ist drehbar auf dem Leiter 3 des Steckers 1 gelagert. Hierzu umfasst die Überwurfmutter 5 auf ihrer Innenseite eine umlaufende Nut 6, in die eine Wellringfeder 7 außenseitig eingreift. Weiterhin umfasst der Leiter 3 auf seiner Außenseite eine umlaufende Nut 8, in die die Wellringfeder 7 innenseitig eingreift. Die Nuten 6, 8 weisen dabei eine Nutbreite auf, die breiter als der Wellringfederkörper in seinem (über der Länge konstant ausgebildeten) Querschnitt ist. Vorzugsweise entspricht die Nutbreite ungefähr der Gesamterstreckung der unbelasteten oder nur geringfügig vorgespannten Wellringfeder 7 in Richtung ihrer Längsachse. Mittels der Wellringfeder 7 wird die drehbare und in axialer Richtung gesicherte, lediglich eine begrenzte, federbelastete Bewegung zulassende Lagerung der Überwurfmutter 5 auf dem Leiter 3 des Steckers 1 bewirkt.
  • Die Wellringfeder 7 ist im unbelasteten Zustand in den Fig. 4 und 5 in zwei, zueinander um 90° um die Längsachse der Wellringfeder 7 verdrehten Seitenansichten dargestellt. Darin ist der geschwungene bzw. wellenförmige Verlauf des ringförmigen Federkörpers der Wellringfeder 7 gut erkennbar. In einem weitgehend unbelasteten Zustand ist die Wellringfeder 7 auch in der Steckverbindung, wie sie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, angeordnet. Dort ist die Überwurfmutter 5 bereits mit einem von dem Leiter 4 des Kupplers 2 an seinem steckseitigen Ende ausgebildeten Außengewinde verschraubt, jedoch noch nicht mit einem vorgesehenen Betriebsdrehmoment angezogen. In dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Zustand der Steckverbindung kontaktieren die Leiter 3, 4 der beiden Steckverbinder bereits axial.
  • Um ein gutes Übertragungsverhalten der Steckverbindung für Hochfrequenzsignale zu erreichen ist vorgesehen, einen definierten Kontaktdruck in den axialen Kontaktflächen der beiden Leiter 3, 4 zu erreichen. Um diesen Kontaktdruck zu erhalten wird die Überwurfmutter 5 mit dem vorgesehenen Betriebsdrehmoment angezogen, wodurch diese unter zunehmender Deformation und somit Vorspannung der Wellringfeder 7 in Richtung des Kupplers bewegt wird. Dabei wird die Wellringfeder 7 in die (nahezu) ebene Form deformiert, wie dies in der Fig. 6 veranschaulicht ist. Die durch die Deformation hervorgerufene Federvorspannung der Wellringfeder 7 drückt den Leiter 3 des Steckers 1 axial gegen den Leiter 4 des Kupplers 2. Dabei ist die Federsteifigkeit der Wellringfeder 7 so gewählt, dass durch das Aufbringen des vorgesehenen Betriebsdrehmoments ein vorgesehener Kontaktdruck in den axialen Kontaktflächen der Leiter 3, 4 erreicht wird.
  • In der Fig. 6 ist erkennbar, dass die Wellringfeder 7 C-förmig ausgebildet ist und somit einen Radialschlitz 9 aufweist. Dadurch weist die Wellringfeder 7 eine relativ hohe radiale Elastizität auf, die ein Einbringen in die Nut 6 der Überwurfmutter 5 sowie in die Nut 8 des Leiters 3 des Steckers 1 erleichtert.
  • Die Steckverbinder sind als Koaxialsteckverbinder (nicht dargestellt) ausgeführt. Dabei ist vorgesehen, dass die Leiter 3, 4 hohl ausgebildet sind und jeweils einen Innenleiter aufnehmen, der von dem dazugehörigen (Außen-)Leiter 3, 4 über ein Dielektrikum, insbesondere eine oder mehrere Isolierscheiben, elektrisch isoliert ist.

Claims (2)

  1. Steckverbinder mit einem Leiter (3) sowie einer drehbar auf dem Leiter (3) gelagerten Überwurfmutter (5) mit einem Innengewinde, wobei der Steckverbinder als Koaxialsteckverbinder ausgebildet ist, wobei der Leiter (3) als Außenleiter einen Innenleiter umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwurfmutter (5) mittels einer Wellringfeder (7), die beim Anziehen der Überwurfmutter (5) deformiert wird, in axialer Richtung des Steckverbinders federnd auf dem Leiter (3) gelagert ist, wobei die Wellringfeder (7) innenseitig in einer umlaufenden Nut (8) des Leiters (3) und außenseitig in einer umlaufenden Nut (6) der Überwurfmutter (5) angeordnet ist, wobei die Nuten (6, 8) eine Nutbreite aufweisen, die breiter als die Wellringfeder (7) in ihrem Querschnitt ist, und wobei die Wellringfeder (7) durch Anziehen der Überwurfmutter (5) mit dem vorgesehenen Betriebsdrehmoment in die ebene Form deformierbar ist.
  2. Steckverbindung mit einem Steckverbinder nach Anspruch 1 sowie einem Gegensteckverbinder, wobei der Gegensteckverbinder ein mit der Überwurfmutter (5) zusammenwirkendes Gewinde aufweist.
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