EP3832806A1

EP3832806A1 - Federhülse, schirmhülse zur kontaktierung von schirmungselementen

Info

Publication number: EP3832806A1
Application number: EP20211484.9A
Authority: EP
Inventors: Martin Wacker; Josef Bauer
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-06-09
Also published as: DE102019132780A1; DE102019132780B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federhülse, Schirmhülse zur Kontaktierung von Schirmungselementen zwischen Leitungen und Steckverbindern, aufweisend einen Federbereich mit wenigstens einem Federelement und einen Hülsenbereich mit einer zylinderförmigen und wenigstens bereichsweisen Umfangserstreckung, wobei der Federbereich und der Hülsenbereich einstückig ausgebildet sind und dass das wenigstens eine Federelement durch wenigstens zwei Federschenkel in einer dachförmigen Anordnung gebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Halbzeug als Basis für die Federhülse, Schirmhülse und eine Steckverbindung mit EMV-Eigenschaften, aufweisend eine Federhülse, Schirmhülse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federhülse, Schirmhülse zur Kontaktierung von Schirmungselementen zwischen Leitungen und Steckverbindern, aufweisend einen Federbereich mit wenigstens einem Federelement und einen Hülsenbereich mit einer zylinderförmigen und wenigstens bereichsweisen Umfangserstreckung.
Elektrische Kontaktelemente, Kontaktanordnungen, steck- und lösbare Kabelverbindungselemente sowie dazu geeignete Herstellungsverfahren sind im bekannten Stand der Technik verfügbar.
Kontakte im Allgemeinen weisen wenigstens einen elektrisch leitfähigen Kontaktabschnitt zum lösbaren, temporären oder steckenden Verbinden mit einem korrespondierenden Gegenkontaktelement und einen an den Kontaktabschnitt anschließenden Schaftabschnitt zum Befestigen einer elektrischen Leitung an dem Kontakt auf. Ein solcher Kontakt, Steckkontakt, Hochstromkontakt kann in unterschiedlichsten Anwendungen realisiert werden, beispielsweise zur Leiterplattenkontaktierung, in Kabelbaumanordnungen von Fahrzeugen, an oder in einem Ladestecker oder einer Ladebuchse beispielsweise zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs usw. Verwendung finden.
Je nach Einsatzgebiet sind unterschiedlichste, oft auch kumulativ zu erfüllende Anforderungen gegeben: Zuverlässigkeit, Dauerfestigkeit, Lösbarkeit, reduzierter Widerstand, Resistent gegenüber äußeren Einflüssen und Umweltbedingungen, unempfindlich hinsichtlich Kontaktkorrosion und viele weiter mehr. Ein praktisch immer zu erfüllendes Kriterium ist die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).
Die elektromagnetische Verträglichkeit bedeutet das (weitgehende) Fehlen von Einwirkungen auf andere Geräte und Einrichtungen, die bei diesen zu ungewollten oder gewollten Funktionsstörungen elektrischer oder elektronischer Betriebsmittel durch z. B. elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder und Vorgänge führen. Darin sind Beeinflussungen durch Ströme oder Spannungen bereits eingeschlossen. Die Europäische EMV-Richtlinie definiert elektromagnetische Verträglichkeit wie folgt: "die Fähigkeit eines Apparates, einer Anlage oder eines Systems, in der elektromagnetischen Umwelt zufriedenstellend zu arbeiten, ohne dabei selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die für alle in dieser Umwelt vorhandenen Apparate, Anlagen oder Systeme unannehmbar wären." (Quelle: EU-Richtlinie 2014/30/EU Artikel 3 Nr. 4 vom 26.02.2014).
Elektromagnetisch relevante Störaussendungen können auch von Steckern, Steckverbindungen Kontakten sowie den Leitungen ausgehen, da diese stromführend sind. Um die elektromagnetische Verträglichkeit sicherzustellen werden Apparate, Geräte, Leitungen, Steckverbinder häufig abgeschirmt. Die Abschirmung elektrotechnischer Geräte, Einrichtungen und Räume dient dazu, auftretende elektrische und/oder magnetische Felder von diesen fernzuhalten oder umgekehrt die Umgebung vor den von der Einrichtung ausgehenden Feldern zu schützen.
Im Bereich der Steckverbinder, Steckkontakte, Kontaktierungen müssen die Schirmungseinrichtungen von Leitungen lücken- und unterbrechungslos fortgeführt werden, um sicherzustellen, dass elektromagnetische Emissionen reduziert oder verhindert werden.
Um diese Anforderung zu erfüllen sind im Stand der Technik verschiedene Ansätze verfolgt. Grundsätzlich wird eine Kopplungsimpedanz zwischen dem inneren, stromführenden Leiter (Seele, Litze) und der äußeren Kabelschirmung (Außenleiter, Kabelschirm) basierend auf der Wirkungsweise des Faradayschen Käfigs verwirklicht.
Für eine Vielzahl von Anwendungen ist eine ausreichende Abschirmung der Steckverbinder zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit notwendig. Zu diesem Zweck werden elektrische Steckverbinder in der Regel mit einer elektrisch leitenden Hülle umspritzt oder ein metallisches Geflecht eingelegt.
Um die Schirmungselemente der Leitungen, Kabel im Bereich der Steckverbinder zu kontaktieren bzw. diese Kabelabschirmungen lückenlos fortzuführen, können Hülsen, Federhülsen, Schirmhülsen, Schirmfedern eingesetzt sein, die die Schirmungseinrichtungen der Leitungen mit dem Schirmungsmaßnahmen des Steckverbindergehäuses und/oder des zu kontaktierenden Gegensteckers und/oder des zu kontaktierenden Leitung fortführen. Neben der eigentlichen Schirmungsfunktion können additiv und je nach implementierten zusätzlichen Funktionen verschiedene Anforderungen gestellt sein:

Aufbringen von Klemm-, Presskräften zur Halterung, Fixierung der Leitung in dem Steckverbindergehäuse,
Korrosionsresistenz insbesondere bei aggressivem Umfeld wie beispielsweise Feuchte, Salz, Säure,
Dauerfestigkeit und minimierte Relaxierungs- und Kriechvorgänge im Werkstoff der Federhülse,
Alterungsbeständigkeit,
gute Stromleitungseigenschaft, geringer Widerstand.

Die WO 2007/107196 A1 zeigt eine Lösung bei der die Außenfläche der Kontaktkammer vollständig mit einer dünnen, elektrisch leitenden Schicht beschichtet wird. Die Schichtdicke ist klein im Verhältnis zur Dicke der Kontaktkammerwände. Vorgesehen ist, dass die Stoßflächen auf der Außenseite der Kontaktkammer mit einem Überlappungswandabschnitt abzuschirmen, der auf seiner den Stoßflächen zugewandten Seite ebenfalls leitend beschichtet ist, vorzugsweise mit der gleichen Schicht wie die Außenfläche der Kontaktkammer. Bevorzugt wird als leitende Schicht eine Metallisierung vorgesehen. Mit dem Überlappungswandabschnitt bzw. den Überlappungswandabschnitten werden durch die fertigungstechnisch nicht zu vermeidenden Schlitze zwischen aneinander anliegenden Stoßflächen austretende elektromagnetische Wellen abgefangen und der Eintritt derartiger Strahlung in die Kontaktkammer hinein wird verhindert oder zumindest erschwert. Der Überlappungswandabschnitt stellt eine Art Labyrinth für elektromagnetische Strahlung dar. Die elektrisch leitend beschichtete Außenfläche der Kontaktkammer hat neben der Abschirmfunktion auch die Funktion der Weitergabe der Schirmung von einem mit dem elektrischen Steckverbinder verbundenen Anschlusskabel zu einer Schnittstelle zu einer mittels des Steckverbinders verbundenen Applikation.
Zusätzlich abschirmend kann eine in radialer Richtung federnde Hülse verwendet sein, die die Schirmung, Außenleiter des Anschlusskabels radial nach innen auf die Außenfläche eines leitenden Kragenabschnitts drückt. Wichtig ist dabei, dass die Hülse federnde Wirkung und damit die Anpresskraft nach radial innen von in Umfangsrichtung beabstandeten Laschen bewirkt. Die Laschen drücken die Schirmung des Anschlusskabels auf die Außenseite des Kragenabschnitts.
Eine Federhülse kann vorgesehen sein, mit der die Schirmung an die Schnittstelle der Applikation weitergegeben wird. Die Federhülse ist über einen Hals der Kontaktkammer aufgezogen und derart ausgebildet, dass sie sowohl nach radial innen als auch nach radial außen federt. Hierfür sind am Innenumfang sowie am Außenumfang der Federhülse in radialer Richtung federnde Laschen vorgesehen. Neben der Schirmübergabe erfüllt die Federhülse noch die Funktion des Toleranzausgleichs in der Schnittstelle zur Applikation aufgrund der am Außenumfang vorgesehenen federnden Laschen. Im montierten Zustand ist die Federhülse konzentrisch zu der Längsmittelachse des buchsenartigen Kontaktes angeordnet.
Eine abgeschirmte Steckverbinderanordnung ist auch in der DE 101 40 685 C1 offenbart. Gezeigt ist eine Leitungsverbindung mit eingefügter Steckkupplung, wobei ein Kupplungsteil eine Schutzhülse und das andere Kupplungsteil zwei koaxial zueinanderstehende Führungshülsen und sowie eine Kabeleinführung aufweist. Um eine gegen Störeinflüsse abgeschirmte Gesamtanordnung zu erreichen, sind die Bauteile sowohl elektrisch als auch fluidtechnisch über Fluiddichtungen und nachfolgende elektrische Kontaktierungen an ihren Übergängen miteinander verbunden.
Die DE 197 37 321 C2 offenbart eine einpolige Laststeckverbinderkombination mit einem Anbaustecker und einem Losstecker, die jeweils ein aus Aluminium bestehendes Gehäuse aufweisen, wobei ein vorderer Endabschnitt des Anbausteckers koaxial in einen Buchsenabschnitt des Lossteckers einführbar ist. In dem Anbaustecker und dem Losstecker ist jeweils ein isolierender Steckereinsatz angeordnet, der ein mit einem Anschlusskabel verbundenes Kontaktelement aufnimmt. Der Anbaustecker und der Losstecker verfügen jeweils eine um eine Abschirmummantelung der jeweiligen Anschlusskabel in Form einer Schlauchfeder, die eine leitende Verbindung zwischen der Abschirmummantelung und einer in das Gehäuse eingeschraubten Einschraubbuchse herstellen. In den vorderen Buchsenabschnitt des Lossteckers ist eine weitere Schlauchfeder eingelegt, die bei ineinander gesteckten Steckern eine wirksam geschlossene Abschirmung der Steckverbinderkombination bildet.
Ein Hochfrequenz-Steckverbinder für symmetrische, geschirmte Leitungen wird in der DD 282 783 A5 vorgestellt. Die Steckverbinderkomponenten weisen eine erste und eine zweite mit einem durchgehenden Längsschlitz und an den stirnseitigen Enden ihrer Innenwandung mit je einem umlaufenden Vorsprung versehene Federhülse mit ihrem einen Vorsprung in die umlaufende Nut des ersten bzw. zweiten Isolierteils und mit ihrem anderen Vorsprung hinter einen ersten bzw. zweiten Flansch mit einem ein Außengewinde tragenden Rohrstutzen greift auf, dass der erste und zweite Metallzylinder auf der ersten bzw. zweiten Federhülse aufsitzen und jeweils mit ihrer gegen die Steckrichtung weisenden kreisringförmigen Stirnfläche an dem einen Ende der ersten bzw. zweiten Federhülse anschlagen und dass jeweils eine Mutter auf dem Außengewinde des Rohrstutzens den ersten bzw. zweiten Metallzylinder ohne Spiel und die auf dem ersten Metallzylinder angeordnete Spannhülse mit axialem Spiel hält.
Eine Buchse mit einem gegen die Steckrichtung weisenden Absatz sitzt auf dem äußeren Schirmungsgeflecht einer an den HF-Steckverbinder anzuschließenden symmetrischen, geschirmten Leitung auf und findet derart im Innern eines an den Rohrstutzen anschließenden Zylinderschaftes Aufnahme, dass zwischen Außenwandung der Buchse und Innenwandung des Zylinderschaftes sich das zurückgestülpte, gegen die Steckrichtung weisende Ende des Schirmungsgeflechtes befindet und der Zylinderschaft, das zurückgestülpte Ende des Schirmungsgeflechts und die auf dem Schirmungsgeflecht der Leitung/aufsitzende Buchse miteinander verquetscht sind.
Die im Stand der Technik verfügbaren Federhülsen, Schirmhülsen, Schirmfedern sind je nach Ausführungsform mit unterschiedlichen Nachteilen behaftet. Viele Lösungen sind durch Mehrteiligkeit und/oder geometrischer Ausbildung komplex, kostennachteilig und nicht rationell herstellbar. Werden Klemmfunktionen mit den Federhülsen, Schirmhülsen, Schirmfedern integrativ verwirklicht sind vielfach die Dauerfestigkeitsanforderungen nicht erfüllt. Auch besteht bei bekannten Lösungen die Gefahr, dass elektrische Widerstandseigenschaften zu erhöhten Verlustleistungen führen.
Herkömmlich gestaltete Federhülsen unterliegen innerhalb ihrer Lebensdauer Ermüdungserscheinungen durch Relaxierung und Kriechvorgängen im Werkstoff mit der Folge, dass sich der Anpressdruck an die Kontaktpartner verringert. Folge ist, dass sich der Übergangswiderstand und gleichzeitig die Temperatur an der Feder erhöht. In Grenzfällen kann die Kontaktierung versagen und das System zur Abschaltung gebracht werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung Federhülsen, Schirmhülsen, Schirmfedern für Kontaktanordnungen, Kontakte, Steckverbindungen weiterzuentwickeln, sodass die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise reduziert und die funktionalen Anforderungen besser erfüllt werden.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung eine Schirmfeder vor, deren Federbereich geometrisch durch eine Mehrzahl dachförmiger Federelemente, Federlamellen gebildet ist.
Ergänzt wird die Schirmfeder durch einen hülsenförmigen Abschnitt, der in einer Erfindungsvariante bereichsweise mit den dachförmigen Federlamellen eine dreieckförmige Anordnung bildet.
Die Erfindung erkennt, dass die geometrische Ausbildung der Schirmfeder geeignet ist nicht nur die Aufgaben

der Übertragung des EMV Schirmstroms von dem Leitungsmantel auf das Gehäuse der Steckverbinderstecker und/oder
der Fixierung, Arretierung in Form einer Kabelrückzugssicherung zum Schutz vor Abzug der Außenisolierung und/oder
der Stromübertragung in der Schirmung zur Realisierung des faradayschen Prinzips im höherfrequenten Bereich bzw. der Erdungsströme
zu lösen, sondern auch die kostengünstige Herstellbarkeit und die reduzierte Teileanzahl durch den integrativen Aufbau von Federbereich und hülsenförmigen Abschnitt zu unterstützten.

Mit der erfindungsgemäßen Lehre sind eine Reihe weiterer Vorteile verbunden, insbesondere ist die Dauerfestigkeit und dauerhaft aufrechterhaltende Federspannung zuverlässig realisiert. Dies ist Folge der Kriechvorgänge und Relaxation der Feder die aufgrund der dachförmigen und/oder dreieckähnlichen Form im Federbereich verhindert bzw. minimiert sind. Durch die erhöhte und dauerhafte Anpressung der Kontaktstellen wird darüber hinaus ein zuverlässiger und reduzierter Übergangswiderstand über die Lebensdauer unterstützt werden. Weiterhin ist die Temperaturbeständigkeit und/oder die temperaturabhängige Vorspannungsreduzierung der Federwirkung durch das Abstützen des Kontaktierungsbereichs über die Dreieckform verbessert und dadurch weniger anfällig für hohe Temperaturen.
Durch den erhöhten Anpressdruck der Federlamelle an das Gehäuse der Steckverbindung bzw. des Kontaktierungspartners der Schirmung ergibt sich ein geringerer elektrischer Widerstand im Kontaktierungsbereich dadurch, dass mögliche Oberflächenverunreinigungen, Oxydschichten praktisch durchdrungen, durchgerieben werden, beispielsweise Aluminiumoxyd.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von vier exemplarischen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1: die perspektivische Ansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse mit einem Federbereich, Federelementebereich und einem Hülsenbereich;
Fig. 2: die Schnittdarstellung der Vorderansicht auf das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse mit einem Federbereich, Federelementebereich und einem Hülsenbereich;
Fig. 3: die Schnittdarstellung der Vorderansicht des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Federhülse innerhalb einer montierten und gesteckten Steckverbindung;
Fig. 4: die perspektivische Ansicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse mit einem Federbereich, Federelementebereich und einem Hülsenbereich;
Fig. 5: die Schnittdarstellung der Vorderansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Federhülse innerhalb einer montierten und gesteckten Steckverbindung;
Fig. 6: die perspektivische Ansicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse mit einem Federbereich, Federelementebereich und einem Hülsenbereich;
Fig. 7: die Schnittdarstellung der Vorderansicht auf das dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse mit einem Federbereich, Federelementebereich und einem Hülsenbereich;
Fig. 8: die Schnittdarstellung der Vorderansicht des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Federhülse innerhalb einer montierten und gesteckten Steckverbindung;
Fig. 9: die perspektivische Ansicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse mit einem Federbereich, Federelementebereich und einem Hülsenbereich;
Fig. 10: die Schnittdarstellung der Vorderansicht auf das vierte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse mit einem Federbereich, Federelementebereich und einem Hülsenbereich;
Fig. 11: die Draufsicht auf ein exemplarisches flächiges Halbzeug zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Federhülse.

Figur 1 bildet die perspektivische Ansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse 1 mit einem Federbereich, Federelementebereich 10 und einem Hülsenbereich 20 ab. Der Federbereich 10 und der Hülsenbereich 20 sind einstückig ausgebildet und basierend auf einem Halbzeugflach 100, vorzugsweise durch Umformung, hergestellt.
Der Hülsenbereich 20 ist zylinderförmig gestaltet und dadurch aufsteckkompatibel zu einer Leitung, Kabel mit einer inneren Seele und einer durch Isolationsmaterial elektrisch getrennten Schirmung meist in Form eines Metallgewebes. Gegenüberliegend zum Federelementebereich 10 und endseitig kann der Hülsenbereich 20 eine oder eine Mehrzahl von Abkantungen 21 aufweisen. Durch die wenigstens eine Abkantung 21 liegt ein mechanischer Anschlag vor der den Aufschiebeweg der Federhülse 1 auf eine Leitung begrenzt und die definierte Lage der Federhülse 1 auf der Leitung unterstützt.
Die in Figur 1 gezeigte Federhülse 1 ist im Rahmen einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung im Bereich des Hülsenabschnittes 20 segmentartig gestaltet. Durch Verformung, Umformung des vorzugsweise flächigen Ausgangsmaterials ist wenigstens ein Segment 22, vorzugsweise eine Mehrzahl von Segmenten 22 im zylinderförmigen Bereich des Hülsenabschnittes 20 gebildet. In dem gezeigten Beispiel sind Segmente 22 am gesamten Umfang des Hülsenabschnittes 20 vorhanden.
Figur zeigt 2 die Schnittdarstellung der Vorderansicht auf das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse 1 mit einem Federbereich, Federelementebereich 10 und einem Hülsenbereich 20 aus Figur 1. Die Segmente 22 sind einstückige Elemente der Federhülse und erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des Hülsenabschnittes. Die segmentierte Gestaltung des Hülsenabschnittes 20 macht es möglich, dass jeweils endseitig der axialen Segmentlängserstreckung eine Abkantung 21 und/oder ein Federelement 13 angeordnet werden kann.
Das wenigstens eine Federelement 13 dieses ersten Ausführungsbeispiels ist durch einen ersten und wenigsten einen zweiten Schenkel, Federschenkel 12 gebildet. Der erste und der wenigstens eine zweite Schenkel 12 sind zueinander derart angeordnet, dass sich eine dachförmige Geometrie ausbildet. Dieses exemplarische Ausführungsbeispiel bildet zusammen mit einem dritten Schenkel 12, der sich mit axialer Erstreckung an den Hülsenabschnitt 20 anschließt, eine dreieckähnliche Grundform.
Durch die dachförmige und/oder dreieckähnliche Form im Federbereich sind Kriechvorgänge und Relaxation der Feder verhindert bzw. minimiert, mit der Folge, dass die Dauerfestigkeit gesteigert und/oder die Federkraft und Anpresskraft der Kontaktstellen dauerhaft weitgehend gleichbleibend ist.
Endseitig eines Schenkels 12 kann eine Rundung, Kantung 11 gebildet sein. Die Rundung 11 ermöglicht, besser als ein stumpfer Auslauf des Schenkels 12, die gleitende Relativbewegung auf der jeweiligen Anlagefläche bei Verformungen des Federelementes 13 und/oder die Abstützung des Federelementes 13 über die Kontaktanlagestelle der Rundung, Kantung 11 an der jeweiligen Anlagefläche, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die äußere Mantelfläche des Hülsenbereiches ist.
Figur 3 umfasst die Schnittdarstellung der Vorderansicht des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Federhülse 1 innerhalb einer montierten und gesteckten Steckverbindung. Die Schirmhülse 1 ist auf die Leitung 200 aufgeschoben und umfasst einen Abschnitt der äußeren Isolierung 204. Durch die an der äußeren Isolierung 204 stirnseitig anliegende Abkantung 21 ist die axiale Lage der Federhülse 1 in Aufschieberichtung mechanisch definiert bzw. festgelegt.
Die zylinderähnliche Außenfläche des Hülsenabschnittes 20 ist wenigstens bereichsweise in elektrisch leitendem Kontakt mit der Leitungsschirmung 203. Zu diesem Zweck ist die die Leitungsschirmung 203 durch vorherige Entfernung eines Bereiches der äußeren Isolation 204 freigelegt und umgeschlagen.
Der Federelementebereich 10 der Schirmhülse 1 ist wenigstens bereichsweise und elastisch und ggf. auch plastisch durch eine Stauchstrecke in radialer Richtung verformt, sodass durch die elastischen Rückstelleigenschaften des Federelementebereichs 10 eine kontaktierend wirkende Kraft auf den Kontaktpartner - hier die innere Gehäusefläche des Steckverbindersteckers - ausgeübt wird. Das wenigstens eine Federelement 13 des Federbereiches 10 liegt mit seiner endseitigen Rundung 11 an der Außenfläche des Hülsenbereiches 20 an und stützt sich auf diese Weise daran ab.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel verfügt über eine Ausbuchtung, Kalotte 14 im Giebelabschnitt des dachförmigen Bereichs des Federelementes 13. Auf diese Weise können zwei Vorteile erreicht werden:

1. Durch die verkleinerte Kontaktfläche infolge der sich ergebenden Punktkontaktfläche ist die Flächenpressung stark gesteigert und eine besonders zuverlässige Kontaktierung unterstützt;
2. die Ausbuchtung 14 beeinflusst das elastische Federverhalten infolge der sich ergebenden Kerbspannung positiv, d. h. der elastische Verformungsanteil ist im Vergleich zur Situation ohne Ausbuchtung 14 gesteigert.

Figur 4 illustriert die perspektivische Ansicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse 1 mit einem Federbereich, Federelementebereich 10 und einem Hülsenbereich 20. Der Erfindungsgedanke ist hier umgesetzt durch eine Mehrzahl dachförmiger Federlamellen, Federelemente 13, die in axial fortlaufender Erstreckung am Hülsenbereich 20 ausgebildet sind. Eine dreieckförmige geometrische Situation der Federelemente 13 des Federbereiches 10 wird in montiertem Zustand durch das Zusammenwirken mit der äußeren Isolation 204 des elektrisch leitenden Kabels 200 erreicht durch ein Anlegen der Federlamellen 13 an die äußere Isolation 204. Realisiert wird die Anlage durch Kontaktflächen endseitig der Federlamellen 13 über die jeweils ausgebildete Rundung, Kantung 11.
Die dreieckförmige geometrische Situation des Federelementebereiches 10 in montiertem Zustand zeigt Figur 5. Die abgebildete Schnittdarstellung der Vorderansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Federhülse 1 innerhalb einer montierten und gesteckten Steckverbindung nutzt die zuvor beschriebenen Vorteile der Erfindung durch die dreieckförmige geometrische Situation des Federelementebereiches 10.
Figur 6 umfasst die perspektivische Ansicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse 1 mit einem Federbereich, Federelementebereich 10 und einem Hülsenbereich 20. Abweichend von dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist hier die Endseite der Federelemente 13 geometrisch verändert.
Endseitig eines Schenkels 12 kann eine Rundung, Kantung 11 ausgebildet sein, welche abweichend von dem ersten Ausführungsbeispiel in Richtung der Innenseite der Federhülse 1 gerichtet ist. Auf diese Weise wird die Anlagefläche durch einen endseitigen Federelementbereich erreicht, der weitgehend parallel oder planparallel zu der Anlagefläche an dem Hülsenbereich 20 ist. Auch auf diese Weise und funktionell vergleichbar zu der Ausgestaltung der Rundung 11 ermöglicht dies besser als ein stumpfer Auslauf des Schenkels 12 die gleitende Relativbewegung auf der jeweiligen Anlagefläche bei Verformungen des Federelementes 13.
Figur 7 zeigt die Schnittdarstellung der Vorderansicht auf das dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse 1 aus Figur 6 mit einem Federbereich, Federelementebereich 10 und einem Hülsenbereich 20. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel ist auch hier das wenigstens eine Federelement 13 des dritten Ausführungsbeispiels durch einen ersten und wenigsten einen zweiten Schenkel, Federschenkel 12 gebildet. Der erste und der wenigstens eine zweite Schenkel 12 sind zueinander derart angeordnet, dass sich eine dachförmige Geometrie ausbildet. Dieses exemplarische Ausführungsbeispiel bildet zusammen mit einem dritten Schenkel 12, der sich mit axialer Erstreckung an den Hülsenabschnitt 20 anschließt, eine dreieckähnliche Grundform.
Durch die dachförmige und/oder dreieckähnliche Form im Federbereich sind Kriechvorgänge und Relaxation der Feder verhindert bzw. minimiert, mit der Folge, dass die Dauerfestigkeit gesteigert und/oder die Federkraft und Anpresskraft der Kontaktstellen dauerhaft weitgehend gleichbleibend ist.

Figur 8 verdeutlicht die Schnittdarstellung der Vorderansicht des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Federhülse 1 innerhalb einer montierten und gesteckten Steckverbindung.
Figur 9 zeigt die perspektivische Ansicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse 1 mit einem Federbereich, Federelementebereich 10 und einem Hülsenbereich 20. Der Erfindungsgedanke ist hier umgesetzt durch eine geometrische Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, das in Figur 4 und 5 gezeigt ist. Das vierte Ausführungsbeispiel umfasst eine Mehrzahl dachförmiger Federlamellen, Federelemente 13, die in axial fortlaufender Erstreckung am Hülsenbereich 20 ausgebildet sind.

Die dachförmige geometrische Gestaltung ist ergänzt um eine Abflachung 15 und ersetzt die Dachspitze innerhalb der Dachform. Die Abflachung 15 modifiziert das federelastische Verhalten der Federlamellen 13 je nach Ausgestaltung in unterschiedlicher Weise.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Federkennlinie in Richtung einer flacheren Federkennlinie im Vergleich zu einer Federlamelle 13 mit Dachspitze gemäß der zweiten Ausführungsform, wie in Figur 4 und 5 gezeigt, modifiziert wird. Die flachere Federkennlinie resultiert in einem größeren Federweg bei gleicher Krafteinwirkung im Vergleich zu einer Federlamelle 13 mit Dachspitze. Dies ist Ergebnis der verringerten Biegesteifigkeit der Federlamelle 13 und/oder des geänderten Kraftangriffpunktes, realisiert an der Ausbuchtung 14 infolge der Längenverhältnisse der Schenkel 12.
Eine dreieckförmige geometrische Situation der Federelemente 13 des Federbereiches 10 mit Abflachung 15 wird auch mit dem vierten Ausführungsbeispiel in montiertem Zustand durch das Zusammenwirken mit der äußeren Isolation 204 des elektrisch leitenden Kabels 200 erreicht durch ein Anlegen der Federlamellen 13 an die äußere Isolation 204. Realisiert wird die Anlage durch Kontaktflächen endseitig der Federlamellen 13 über die jeweils ausgebildete Rundung, Kantung 11.
Figur 10 umfasst die Schnittdarstellung der Vorderansicht auf das vierte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federhülse 1 mit einem Federbereich, Federelementebereich 10 und einem Hülsenbereich 20 innerhalb einer montierten und gesteckten Steckverbindung und nutzt die zuvor beschriebenen Vorteile der Erfindung durch die dreieckförmige geometrische Situation des Federelementebereiches 10 in Verbindung mit der Abflachung 15 zur gezielten Modifikation des federelastischen Verhaltens der Federlamellen 13, je nach Ausgestaltung in unterschiedlicher Weise. Die gezeigte geometrische Ausbildung verfügt über einen längeren Schenkel 12 zwischen Hülsenbereich 20 und Abflachung 15 als die Länge des Schenkels 12 zwischen Abflachung 15 und Rundung 11. Dadurch ist eine flache Federkennlinie realisiert, d. h. die Elastizität, Verformungsfähigkeit ist gesteigert und der Federweg ist im Vergleich mit der Ausbildung einer Dachspitze bei gleicher resultierender radial zur Federhülse 1 wirkenden Krafteinwirkung erhöht.
Figur 11 zeigt die Draufsicht auf ein exemplarisches flächiges Halbzeug 100 zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Federhülse 1. Das vorzugsweise als Stanzteil vorliegende Halbzeug ist durch die Konturgebung vorbereitet für den nachfolgenden Umformungsprozess durch Abkanten, Falten. Geeignete Werkstoffe müssen sowohl elektrisch leitend als auch umformfähig und federelastische Eigenschaften aufweisen. In Betracht kommen u. a. Kupfer-Nickel-Legierungen, welche für die Korrosionsbeständigkeit optional feuerverzinnt sein können, beispielsweise CuNiSiMg R650.

Bezugszeichen

1: Federhülse, Schirmhülse, Schirmfeder
10: Federbereich, Federelementebereich
11: Rundung, Kantung
12: Schenkel, Federschenkel
13: Federelement
14: Ausbuchtung, Kalotte
15: Abflachung
20: Hülsenbereich, hülsenförmiger Bereich, Hülsenabschnitt
21: Abkantung
22: Segment
100: Halbzeug, Flach, Halbzeugflach, Stanzteil
200: Leitung, elektrisch leitendes Kabel
201: Seele, innerer elektrischer Leiter
202: erste, innere Isolation, Isolierung
203: Leitungsschirmung, äußerer elektrischer Leiter
204: zweite, äußere Isolation, Isolierung

Claims

Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen zwischen Leitungen und Steckverbindern, aufweisend einen Federbereich (10) mit wenigstens einem Federelement (13) und einen Hülsenbereich (20) mit einer zylinderförmigen und wenigstens bereichsweisen Umfangserstreckung, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbereich (10) und der Hülsenbereich (20) einstückig ausgebildet sind und dass das wenigstens eine Federelement (13) durch wenigstens zwei Federschenkel (12) in einer dachförmigen Anordnung gebildet ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement (13) endseitig eine Rundung (11) aufweist, sodass die Abstützung des Federelementes (13) an einer Anlagefläche unterstützt ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement (13) einen dritten Federschenkel (12) aufweist, sodass die dachförmige Anordnung des Federelementes (13) zu einem wenigstens bereichsweise geschlossenen Dreieck ergänzt ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Federschenkel (12) als Element mit linear fortlaufender Längserstreckung des Hülsenbereiches (20) ausgebildet ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche zur Abstützung des Federelementes (13) Bestandteil des dritten Federschenkels (12) und/oder des Hülsenbereiches (20) ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dachförmige Bereich des wenigstens einen Federelementes (13) in seinem Giebelabschnitt eine Ausbuchtung, Kalotte (14) aufweist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dachförmige Bereich des wenigstens einen Federelementes (13) in seinem Giebelabschnitt eine Abflachung (15) aufweist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenbereich (20) durch wenigstens zwei Segmente (22) gebildet ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Segment (22) endseitig eine Abkantung (21) aufweist, sodass ein mechanischer Anschlag gebildet ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Segment (22) geometrisch und in dessen fluchtender Längserstreckung ein Federelement (13) zugeordnet ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentbreite in Umfangsrichtung größer ist als die Federschenkelbreite des Federelementes.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhülse (1) aus einem Halbzeugflach (100) durch Umformung und/oder Abkantung und/oder Tiefziehen und/oder Falten gebildet ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeugflach (100) ein Stanzteil ist.
Federhülse, Schirmhülse (1) zur Kontaktierung von Schirmungselementen gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeugflach (100) aus einer feuerverzinnten Kupfer-Nickel-Legierungen, insbesondere aus CuNiSiMg R650 besteht.
Steckverbindung mit EMV-Eigenschaften, aufweisend wenigstens eine Federhülse (1) gemäß einem der vorgehenden Ansprüche.