EP4661218A1 - Elektrisches kontaktelement, elektrischer steckverbinder und elektrische steckverbindung - Google Patents

Elektrisches kontaktelement, elektrischer steckverbinder und elektrische steckverbindung

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EP4661218A1
EP4661218A1 EP24180673.6A EP24180673A EP4661218A1 EP 4661218 A1 EP4661218 A1 EP 4661218A1 EP 24180673 A EP24180673 A EP 24180673A EP 4661218 A1 EP4661218 A1 EP 4661218A1
Authority
EP
European Patent Office
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contact element
component
electrical
magnet
connector
Prior art date
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Pending
Application number
EP24180673.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nejko Topcagic
Frank Tatzel
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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Filing date
Publication date
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Priority to US19/222,082 priority patent/US20250379399A1/en
Priority to CN202510752224.6A priority patent/CN121097449A/zh
Publication of EP4661218A1 publication Critical patent/EP4661218A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2103/00—Two poles

Definitions

  • the invention relates to an electrical contact element for an electrical connector, comprising a magnetic arrangement and an end contact section designed for electrical contacting with an electrical mating contact element, which is movable along a plugging direction between an initial position not contacted by the mating contact element and a contacting position contacted by the mating contact element.
  • the invention further relates to an electrical connector for connection with an electrical mating connector and an electrical plug connection comprising the electrical connector and the electrical mating connector.
  • a connector or mating connector can be, among other things, a plug, a PCB connector, a panel-mount connector, a socket, a coupling, or an adapter.
  • the terms "connector” and "mother connector” used within the scope of the invention are representative of all possible variants.
  • a connector must sometimes withstand high stresses, such as mechanical vibrations, and remain reliably closed even under adverse environmental conditions to prevent unintentional electrical disconnection. Furthermore, it is generally necessary to ensure that reliable electrical contact between the connector and mating connector remains possible even with high component tolerances.
  • connectors with end contacts typically employ a contact element that is spring-loaded along the insertion direction or in the axial direction, as is the case, for example, in the WO 2014/067645 A1
  • a mechanical spring is arranged in the contact element between two components that are movable relative to each other along the insertion direction.
  • the mating contact element of the mating connector is able to deflect the contact element of the connector from a starting position to a contacting position against the restoring force of the spring, so that in the contacted state of the contact element a Sufficient contact pressure can be provided between the contact element and the corresponding counter-contact element.
  • the object of the present invention is to provide an electrical contact element for end contacting which ensures reliable contacting, particularly under adverse environmental conditions and/or with high component tolerances, preferably in a compact and durable design.
  • the present invention also aims to provide an electrical connector that ensures reliable contact, particularly under adverse environmental conditions and/or with high component tolerances, preferably in a compact and durable design.
  • the invention relates to an electrical contact element for an electrical connector, comprising a magnetic arrangement and an end contact section designed for electrical contact with a mating contact element.
  • the end contact section is connected between a starting position not contacted by the mating contact element and a contacting position contacted by the mating contact element along a
  • the insertion direction (especially in an axial direction, hereinafter also referred to as "axial direction") is movable.
  • the end contact section in its initial position, is positioned further "forward" in the connection interface ("interface") provided for connection with the mating contact element, i.e., deflected further towards the mating contact element, than in the contacting position.
  • the mating contact element is thus able to move the end contact section during contacting from its initial position to the contacting position located further “backward” in the connection interface.
  • the end contact section projects into the connection interface in its initial position (particularly in the manner of a contact pin).
  • the end contact section can protrude from an end face of a separate dielectric surrounding the end contact section (e.g., a housing component or other component of the connector) in its initial position.
  • the end contact section In the contacting position, can preferably be arranged coplanar to the connection interface or recessed (recessed) within the connection interface.
  • the end contact section can optionally also be arranged coplanar to the connection interface or recessed within the connection interface in its initial position, and/or that the end contact section can still project into the connection interface in the contacting position.
  • the magnet arrangement is configured to apply a force component directed from the contacting position to the starting position to the end contact section by means of magnetic repulsion.
  • the force component preferably runs along the insertion direction or in the axial direction towards the mating contact element, so that the end contact section in the uncontacted state in the connector tends to move forward, i.e. in the direction of the mating contact element.
  • the end contact section Due to the aforementioned magnetic repulsion and the associated force component applied to the end contact section, the end contact section can be pressed into its initial position by the magnet arrangement. In the uncontacted state, or in a state free from separate external forces, the end contact section can be moved into its initial position by the magnet arrangement, so that in the state of contact between the end contact section and the mating contact element, a contact pressure or contact force is generated between the contact element and the mating contact element. which ensures a secure (e.g. vibration- and tolerance-resistant) contact.
  • the magnetic arrangement can advantageously act on the end-contact section in a manner similar to a mechanical spring, but without the mechanical disadvantages of a mechanical spring, such as the risk of breakage under cyclic or continuous loads.
  • the proposed contact element can therefore be particularly robust and durable.
  • a magnetic arrangement can be used more flexibly and in a more space-efficient manner as an alternative to a mechanical spring, since higher contact forces or larger spring travels can be generated in the same volume than with a mechanical spring arranged in the same volume.
  • the electrical contact element has at least one first component having the end contact section.
  • the electrical contact element or alternatively the connector can have a second component, wherein the first component is preferably movable relative to the second component along the insertion direction.
  • the first component can be movable translationally and/or rotationally relative to the second component.
  • the first component can be telescopically extendable or retractable in the axial direction, or at least substantially in the axial direction, relative to the second component.
  • an additional or exclusive pivoting movement of the first component relative to the second component e.g., by means of a hinge connection
  • a hinge connection can also be provided.
  • one of the said components is received with an axial end section in the other component and is thereby guided in motion in the other component.
  • At least one of the two components is preferably designed in a sleeve shape, although a pin-shaped, rod-shaped, or fully cylindrical design of at least one of the two components is also possible. It is particularly preferred that both components are designed in a sleeve shape.
  • the first component can, for example, be arranged on an end section of the second component in the manner of an end cap or cap – or vice versa.
  • tubular components i.e., components without a closed end face, can also be provided within the scope of the invention.
  • one of the components is pin-shaped, rod-shaped, or fully cylindrical
  • said component can preferably be received within the other, sleeve-shaped component.
  • both components can, for example, be arranged axially spaced apart from each other within a sleeve-shaped third component (e.g., an electrical conductor or a dielectric) that encloses both components.
  • This third component can also be a component of the connector itself that is independent of the contact element (such as a housing component).
  • the end contact section in the initial position is further away from the second component (in particular with regard to the axial direction, but possibly also with regard to a swivel angle) than in the contacting position.
  • the component pair formed from the two components can therefore be preferably telescopically extended in its initial position relative to the contacting position, as already mentioned.
  • the axial length of the component pair formed from the two components in its initial position is thus greater than the axial length of the component pair in the contacting position.
  • the contact element can therefore be axially "compressed” in the contacting position relative to its initial position.
  • the first component cannot be moved beyond the initial position from the contact position and/or cannot be moved beyond the contact position from the initial position.
  • the first component is only movable in a range between the starting position and the contacting position.
  • the first component has at least one first movement limiting means and the second component has at least one corresponding second movement limiting means.
  • Movement limiting devices can include, for example, stops (e.g., outer and/or inner surface protrusions or steps, lateral or radial extensions, webs, pins, slots, end faces, flanges, etc.), locking hooks, locking arms, locking recesses, or other suitable movement limiting devices to restrict the relative movement of the components.
  • stops e.g., outer and/or inner surface protrusions or steps, lateral or radial extensions, webs, pins, slots, end faces, flanges, etc.
  • locking hooks e.g., locking arms, locking recesses, or other suitable movement limiting devices to restrict the relative movement of the components.
  • a closed end face of a sleeve-shaped component and an end face of a pin, rod, or fully cylindrical component can also be used as stops.
  • the first movement limiting means can be designed as the first locking arm and the second movement means as the second locking arm, extending in opposite directions and interlocked when the two components are assembled.
  • the magnet arrangement has at least a first magnet and a second magnet.
  • the magnetic pole orientations i.e., the direction of an imaginary vector pointing from a north pole of the magnet to its south pole
  • the same poles of the magnets are aligned with each other (i.e., north-north or south-south) to generate the magnetic repulsion between the magnets.
  • the magnetic pole alignment is aligned at least substantially along the insertion direction or the axial direction of the contact element.
  • more than the two magnets mentioned above can be used to form the magnetic arrangement.
  • a group of several first magnets and/or instead of the second magnet a group of several second magnets can be used, with their combined magnetic pole orientations opposite to each other to generate the repulsive force.
  • Multiple magnetic arrangements, each consisting of two or more magnets, are also possible.
  • the use of one first magnet and one second magnet and exactly one magnetic arrangement represents only a preferred, minimalist version of the invention and is not to be understood as limiting.
  • a contact element or the magnet arrangement of the contact element in accordance with the present invention may only contain a single magnet. has (especially the "first" magnet).
  • the magnetic repulsion can be generated together with a further "second” magnet, independent of the contact element, which is arranged, for example, within the connector at a suitable position and with a suitable orientation.
  • several contact elements can "share” a "second” magnet of the connector in this way.
  • the second magnet is arranged coaxially to the first magnet.
  • a coaxial arrangement of the magnets is not absolutely necessary within the scope of the invention, but is generally advantageous for maximizing the magnetic repulsion force and minimizing the installation space.
  • the first magnet is preferably spaced apart from the second magnet, at least in the initial position, along the insertion direction.
  • the magnets may optionally also remain spaced apart in the contact position of the contact element, although the distance between the magnets in the contact position is preferably reduced compared to the initial position.
  • the magnets can also touch in the contact position and, for example, serve as end stops for a maximum deflection.
  • the magnets are preferably permanent magnets. However, they can also be magnetizable or current-carrying bodies. The specific design of the magnets is not essential to the invention.
  • the first magnet and/or the second magnet is designed as a bar magnet, ring magnet (axially or radially polarized) or electromagnet.
  • bar magnets has proven particularly advantageous, as they can be compact and cost-effective.
  • the use of one or more bar magnets can be especially beneficial when used with a contact element designed as an inner conductor contact element.
  • one or more ring magnets can also be advantageous, especially for use with a contact element designed as an external conductor contact element.
  • a first magnet designed as a bar magnet may be arranged at least partially inside a second magnet designed as a ring magnet - or vice versa.
  • an electromagnet to form at least one of the two magnets can be particularly advantageous when the magnetic repulsion of the end contact section towards the mating contact element is not permanently desired.
  • the use of the electromagnet allows the electrical contact to be advantageously “decoupled” from the mechanical connection.
  • the electrical contact can thus be deliberately delayed relative to the mechanical connection – or vice versa. It is also possible, for example, to deliberately release the electrical contact before releasing the mechanical connection, in order to implement an "interlock function" in a high-voltage connector.
  • the electromagnet or at least the coil of the electromagnet, can preferably be arranged in a non-moving part of the contact element, in particular in the second component or on a component of the connector that is not movable (relative to the end contact section), in order to exert a repulsive effect on the end contact section or the (first) component connected to the end contact section, which can be controlled as required.
  • the force component applied to the end contact section which is directed from the contacting position to the starting position, is provided solely by the magnetic repulsion of the magnet arrangement.
  • the contact element does not have a mechanical spring or other mechanical components for generating the force component.
  • the contact pressure for contacting and the restoring force of the end contact section to its initial position are thus preferably caused exclusively by the magnet arrangement.
  • the end contact section can be provided to be motion-coupled with the first magnet.
  • the movement of the end contact section thus preferably occurs synchronously with a movement of the first magnet.
  • the first magnet is arranged on the first component.
  • the first magnet can preferably be attached to the first component directly or indirectly. In particular, if the first magnet (at least in the axial direction) Since it is securely positioned within the first component, fastening is not absolutely necessary.
  • the first magnet can also be formed integrally with the first component or even include the end-contact section itself.
  • the first component can also be the first magnet.
  • the end-contact section can therefore, for example, be arranged on an end face of the first magnet.
  • a permanent magnet with good electrical conductivity can preferably be used for this purpose, and it can also be provided, for example, that the permanent magnet is coated to increase the electrical conductivity on its surface.
  • the second magnet in the electrical connector is static or fixed in position or immovable, and the first magnet in the electrical connector is movably arranged.
  • the second magnet can be arranged on the second component.
  • the second magnet can preferably be attached to the second component directly or indirectly (as already mentioned with regard to the first magnet and the first component, attachment is not strictly necessary).
  • the second magnet can also be formed integrally with the second component or even form the second component itself (and thus, for example, also include or form the "connecting section" mentioned below).
  • a permanent magnet with good electrical conductivity can also be used for the second magnet, for example, a coated permanent magnet to increase electrical conductivity.
  • the second magnet and/or the second component can be, for example, fixedly or immovably connected to the electrical connector, in particular to a dielectric or connector housing of the connector (directly or indirectly).
  • the magnet arrangement may also be arranged partially or completely outside of/independently of the aforementioned components, for example, it may be directly or indirectly connectable to or connected to connector components of the connector.
  • a compact design and thus in particular a direct connection or integration of the first magnet with the first component and the second magnet with the second component, is generally preferred.
  • the first magnet can be arranged inside or outside the first component (preferably, the first magnet is arranged inside the first component, for example, inside a sleeve-shaped or hollow cylindrical first component).
  • the second magnet can be arranged inside or outside the second component (preferably, the second magnet is arranged inside the second component, for example, inside a sleeve-shaped or hollow cylindrical second component).
  • the end contact section may have a contact surface and/or a contact tip.
  • the end contact section can be designed in any way (e.g., also as a "line contact", etc.).
  • the end contact section is designed as a contact surface, this can be planar or flat, curved or conical (for example, convex or concave).
  • the contact surface is inclined or tilted to the longitudinal axis of the connector or the insertion direction, for example, at a tilting angle of 20° to 60° perpendicular to the longitudinal axis of the connector, preferably at a tilting angle of 30° to 50°, for example at a tilting angle of 45°.
  • the contact element may be provided with a connecting section located at an end section opposite the end contact section for the indirect or direct connection of the contact element to an electrical conductor.
  • the connecting section may, for example, be designed as a press or crimp section for connection to an electrical conductor of an electrical cable, as a solder or pin contact for indirect or direct connection to an electrical circuit board, or as a plug contact (e.g., socket contact or pin contact) for radial and/or axial contacting of another mating contact element of another mating connector.
  • the connecting section of the contact element can be formed integrally with the first component or with the second component (preferred). However, integral integration is not strictly necessary – in principle, an indirect or direct connection may suffice.
  • the end contact section of the contact element can preferably be formed integrally with the first component (preferred) or be connected to the first component indirectly or directly.
  • the first component and/or the second component are preferably made of an electrically conductive material, in particular a metal.
  • the first component and/or the second component may also be made partially or completely of an electrically insulating material, for example a plastic (in this case, the first component and/or the second component may, for example, be completely or partially coated with metal or at least partially encased in a sheet metal part).
  • the second component can also be independent of the contact element.
  • the second component can be a connector component (e.g., a metallic or insulating housing part, or a dielectric or other electrical conductor of the connector).
  • the contact element is designed as an inner conductor contact element or as an outer conductor contact element.
  • the invention also relates to an electrical connector for connection with an electrical mating connector, comprising at least one electrical contact element according to the preceding and following embodiments for electrical connection with a mating contact element of the electrical mating connector.
  • one or more contact elements of the connector can be designed according to the foregoing descriptions, i.e., comprising a magnetic arrangement and a corresponding end-contact section.
  • the proposed connector can also incorporate "conventional" contact elements, so that only one or some of the contact elements are equipped with a magnetic arrangement according to the invention.
  • a hybrid form of end-contact and radial contact (e.g., by laterally movable spring tabs up to a complete spring cage) can also be provided, wherein preferably only one or more contact elements intended for end-contact are equipped with a magnetic arrangement and the end-contact section (e.g., an outer conductor contact can be formed by a conventional spring cage and one or more inner conductor contacts by end-contacts equipped with a magnetic arrangement according to the invention).
  • the connector according to the invention is fundamentally suitable for any application within the entire field of electrical engineering.
  • Preferred areas of application include, for example, measurement technology, semiconductor measurement technology, laboratory technology, industrial measurement technology, sensor technology, communication technology, automotive engineering, aerospace engineering, and signal transmission technology in general.
  • the invention is not to be understood as being limited to use in a specific field.
  • the connector could, for example, be a coaxial connector.
  • the connector could have one outer conductor contact element and/or one or more inner conductor contact elements.
  • the connector according to the invention can be, among other things, a cable connector, a printed circuit board connector, a housing connector, a coupling or coupler, or an adapter.
  • the invention also relates to an electrical connector comprising an electrical connector according to the preceding and following embodiments and the electrical mating connector.
  • an elastic force component can be incorporated into the proposed connector at least of an inner conductor contact element and/or a
  • the elasticity of the outer conductor contact element of the connector is generated by repulsive magnetic forces, replacing a mechanical compression spring.
  • the values and parameters described herein include deviations or fluctuations of ⁇ 10% or less, preferably ⁇ 5% or less, more preferably ⁇ 1% or less, and most preferably ⁇ 0.1% or less of the respective named value or parameter, provided that such deviations are not excluded in the practical implementation of the invention.
  • the specification of ranges by initial and final values also includes all those values and fractions that are encompassed by the respective named range, in particular the initial and final values and a respective mean value.
  • Figure 1 shows an electrical connector 1 with an electrical inner conductor contact element 2 according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows a close-up of section II of the Figure 1 and Figure 3 the use of connector 1 in an electrical connector 3.
  • the connector 1 shown in each of the following figures is merely exemplary and not limiting to the invention. In principle, the invention can be used with any type of connector.
  • the connectors 1 shown in the figures are, by way of example, couplers or adapters for providing a connection between a corresponding first mating connector 4a and a corresponding second mating connector 4b (see in particular the Figures 5 to 7
  • the invention can be suitable for any type of connector, and in particular for use with cable connectors or printed circuit board connectors.
  • connector 1 is designed as a coaxial connector and has an electrically conductive connector housing 5 serving as the outer conductor.
  • a dielectric 6 is arranged in a through-hole within the outer conductor or connector housing 5, in which the inner conductor contact element 2 is arranged.
  • a first connection interface 7a of the connector 1 is designed for electrical and mechanical connection with the first mating connector 4a, wherein in particular the inner conductor contact is made on the end face (cf. Figure 3
  • the connector 1 also has a second connection interface 7b, into which a socket-shaped connecting section 8 of the inner conductor contact element 2 is inserted for electrical and mechanical contact with a pin-shaped mating contact element 9 (see, among others, [reference]).
  • Figure 5 of the second mating connector 4b protrudes into it.
  • the contact element designed as an inner conductor contact element 2 has a magnet arrangement 10 and a
  • the end contact section 11 is designed for electrical contacting with an electrical counter-contact element of the first mating connector 4a, designed as an end contact element 12.
  • the end contact section 11 is located between a starting position P A not contacted by the counter contact element 12, as shown in Figure 1 indicated, and a contacting position P K contacted by the counter-contact element 12, as also in Figure 1 as indicated and shown in Figure 3, movable along a plugging direction S or in the axial direction.
  • the end contact section 11 is formed on a first component 13, which is movable relative to a second component 14 along the insertion direction S.
  • the second component 14 is rigidly connected to the dielectric 6, whereby the first component 13 together with the end contact section 11 remains movable in the insertion direction S.
  • the first component 13, with its end contact section 11, is mounted on an axial end section of the second component 14, acting like an end cap.
  • the first component 13 thus has a closed end face on the side facing the first mating connector 4a, which can simultaneously serve as an end stop for the contact position P ⁇ sub>K ⁇ /sub> .
  • Both components 13 and 14 are sleeve-shaped.
  • the first component 13 is movable translationally or telescopically along the outer surface of the second component 14. In the initial position P ⁇ sub> A ⁇ /sub>, the end contact section 11 is therefore further away from the second component 14 than in the contact position P ⁇ sub> K ⁇ /sub> (see overview of the Figures 1 and 3 ).
  • the end contact section 11 projects "forward" into the first connection interface 7a, i.e., it protrudes axially from an end face 15 of the dielectric 6 – however, this is not strictly necessary.
  • the main requirement is that the end contact section 11 is movable along the insertion direction S.
  • a force component F directed from the contacting position P K to the starting position PA is generated by means of magnetic repulsion (cf. Figure 2 ) is applied to the end contact section 11, that is, a force component F pointing axially in the direction of the mating connector 4a.
  • the first component 13 has a first movement limiting means 16 and the second component 14 has a corresponding second movement limiting means 17, which in the exemplary embodiments are represented as interlocking locking arms. are formed, which, however, should not be understood as restrictive.
  • the principle of guiding the first component 13 on the second component 14 and the limitation of movement by the interlocking locking arms are particularly well illustrated in the enlarged view of Figure 2.
  • the end contact section 11 in the embodiments is designed as a planar or flat contact surface, which can alternatively also be curved.
  • the use of a contact tip as the end contact section 11 is also possible in principle.
  • the magnet arrangement 10 can, in principle, be designed in any way, and in the exemplary embodiment of the Figures 1 to 3
  • a first magnet 18 and a second magnet 19 are shown, whose magnetic pole orientations are opposite to each other and aligned along the insertion direction S in order to generate the aforementioned magnetic repulsion. That is, the magnets 18, 19 are aligned with each other such that their magnetic poles are opposite each other (in the exemplary embodiments, north-north, although a south-south orientation can alternatively be provided).
  • the second magnet 19 is coaxial with the first magnet 18 and, at least in the initial position P A, is spaced apart from the first magnet 18 along the insertion direction S.
  • the end contact section 11 is coupled to the first magnet 18 by virtue of the first magnet 18 being arranged within the first component 13.
  • the first magnet 18 can be fixed within the first component 13, although this is not strictly necessary.
  • the first magnet 18 can also be freely movable within the first component 13 (at least in the axial direction).
  • the second magnet 19 is arranged statically or fixedly relative to the connector housing 5 or to the dielectric 6 - namely in the second component 14, which is rigidly attached to the electrical connector 1 or in the through-hole of the dielectric 6.
  • the second magnet 19 can also be positioned outside the inner conductor contact element 2 (in this case, the magnet arrangement 10 of the inner conductor contact element 2 can only include the first magnet 18, with the second magnet 19 then being a component of the connector 1 or another contact element).
  • the illustrated embodiment is generally preferred due to its particularly compact design.
  • the force component F applied to the end contact section 11, directed from the contacting position P K to the starting position PA can be conveniently and solely provided by the magnetic repulsion of the magnet arrangement 10. Therefore, mechanical friction or other mechanical stresses within the connector 1 can be minimized.
  • the service life and the maximum number of mating cycles of the connector 1 equipped with the magnet arrangement 10 can thus be significantly increased compared to a conventional version with a mechanical spring.
  • both components 13, 14 are sleeve-shaped or at least have an axial bore in which the respective magnets 18, 19, which are preferably bar magnets, are received.
  • the magnets 18, 19 can preferably be permanent magnets.
  • FIG 4 An alternative embodiment of an electrical connector 1 with an inner conductor contact element 2 is shown by way of example, in which the magnet arrangement 10 has an electromagnet 20 by means of which a magnetic repulsion of the first component 13, which has the end contact section 11, can be generated not permanently, but only as required. In this way, the electrical contact can be decoupled from the mechanical contact, which can be particularly advantageous when the connector 1 is used as a high-voltage connector.
  • FIG. 5 to 7 An electrical connector 3 consisting of an electrical connector 1 with an electrical inner conductor contact element 2 and an electrical outer conductor contact element 21 is shown according to a further embodiment of the invention.
  • Figures 5 to 7 Figure 1 shows various mating states of the first mating connector 4a in the first connection interface 7a.
  • a mated second mating connector 4b is shown as an example.
  • a coaxial connector 1 is also shown, purely as an example.
  • the outer conductor contact element 21 is located in the Figures 5 to 7
  • the multi-part design also includes a magnet arrangement 10' and an end contact section 11' that can be deflected by means of the magnet arrangement 10'.
  • the inner conductor contact element 2 is designed as described above, which is why the following explanations refer essentially to the outer conductor contact element 21 and the differences between the embodiments.
  • the outer conductor contact element 21 also has a first component 13' and a second component 14', the first component 13' being movable along the insertion direction S.
  • the first component 13' of the outer conductor contact element 21 is received within the second component 14' and guided in the insertion direction S.
  • Movement limiting means 16', 17' (mutual end stops) are provided to block deflection of the first component 13' beyond the initial position P A '.
  • the initial position P A ' of the outer conductor contact element 21 is shown by way of example in the Figures 5 and 6 and the fully contacted contacting position P K ' in Figure 7 depicted.
  • Figure 6 Figure 1 shows a partially inserted state between the electrical connector 1 and the first mating connector 4a, in which the outer conductor contact element 21 has not yet been moved from its initial position P A '.
  • the components 13', 14' of the outer conductor contact element 21 are also telescopically extended in the initial position P A ' relative to the contacting position P K '.
  • the magnets 18', 19' of the magnet arrangement 10' of the outer conductor contact element 21 are, by way of example, axially polarized ring magnets, wherein a first ring magnet 18' is assigned to the first component 13' and is arranged for this purpose on a flange section 22 of the first component 13', and the second ring magnet 19' is arranged on the second component 14'.
  • the ring magnets 18', 19' can optionally be attached to the respective components 13', 14'.
  • the first component 13' of the outer conductor contact element 21 is provided in the area of the second connection interface 7b for a direct connection with the second mating connector 4b, which is why a deflection of the outer conductor contact element 21 from the initial position P A ' to the contacting position P K ' leads to an axial deflection of the second connection interface 7b and of the second mating connector 4b which may be connected to the second connection interface 7b.
  • the second connection interface 7b can alternatively be arranged on the second component 14' of the outer conductor contact element 21, as shown in the exemplary embodiment of the Figures 8 and 9 depicted.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement (2, 21) für einen elektrischen Steckverbinder (1), aufweisend eine Magnetanordnung (10, 10') und einen zur elektrischen Kontaktierung mit einem elektrischen Gegenkontaktelement (12) ausgebildeten Stirnkontaktabschnitt (11, 11'), der zwischen einer nicht von dem Gegenkontaktelement (12) kontaktierten Ausgangsposition (PA, PA') und einer von dem Gegenkontaktelement (12) kontaktierten Kontaktierungsposition (PK, PK') entlang einer Steckrichtung (S) bewegbar ist. Die Magnetanordnung (10, 10') ist eingerichtet, mittels magnetischer Abstoßung eine von der Kontaktierungsposition (PK, PK') auf die Ausgangsposition (PA, PA') ausgerichtete Kraftkomponente (F) auf den Stirnkontaktabschnitt (11, 11') aufzubringen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement für einen elektrischen Steckverbinder, aufweisend eine Magnetanordnung und einen zur elektrischen Kontaktierung mit einem elektrischen Gegenkontaktelement ausgebildeten Stirnkontaktabschnitt, der zwischen einer nicht von dem Gegenkontaktelement kontaktierten Ausgangsposition und einer von dem Gegenkontaktelement kontaktierten Kontaktierungsposition entlang einer Steckrichtung bewegbar ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner einen elektrischen Steckverbinder zur Verbindung mit einem elektrischen Gegensteckverbinder und eine elektrische Steckverbindung, aufweisend den elektrischen Steckverbinder und den elektrischen Gegensteckverbinder.
  • Aus der Elektrotechnik sind diverse elektrische Steckverbinder bekannt. Elektrische Steckverbinder dienen bekanntermaßen dazu, elektrische Leistung und/oder Datensignale an korrespondierende Gegensteckverbinder zu übertragen. Bei einem Steckverbinder bzw. Gegensteckverbinder kann es sich unter anderem um einen Stecker, einen Leiterplattenstecker, einen Einbaustecker, eine Buchse, eine Kupplung oder einen Adapter handeln. Die im Rahmen der Erfindung verwendete Bezeichnung "Steckverbinder" bzw. "Gegensteckverbinder" steht stellvertretend für alle möglichen Varianten.
  • Eine Steckverbindung muss mitunter hohen Belastungen, beispielsweise mechanischen Vibrationsbelastungen, standhalten und auch unter widrigen Umgebungsbedingungen definiert geschlossen bleiben, so dass die elektrische Verbindung nicht unbeabsichtigt getrennt wird. Des Weiteren ist es in der Regel erforderlich sicherzustellen, dass die elektrische Kontaktierung zwischen Steckverbinder und Gegensteckverbinder auch bei hohen Bauteiltoleranzen noch verlässlich möglich ist.
  • Um den genannten Anforderungen zu genügen, kommt in Steckverbindern mit einer Stirnkontaktierung in der Regel ein entlang der Steckrichtung bzw. in Axialrichtung federnd ausgebildetes Kontaktelement zum Einsatz, wie beispielsweise in der WO 2014/067645 A1 vorgeschlagen. Zumeist ist dabei in dem Kontaktelement eine mechanische Feder zwischen zwei entlang der Steckrichtung zueinander beweglichen Bauelementen angeordnet. Auf diese Weise vermag das Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinders das Kontaktelement des Steckverbinders entgegen der Rückstellkraft der Feder ausgehend von einer Ausgangsposition in eine Kontaktierungsposition auszulenken, so dass im kontaktierten Zustand des Kontaktelements ein ausreichender Kontaktdruck zwischen dem Kontaktelement und dem korrespondierenden Gegenkontaktelement bereitgestellt werden kann.
  • Die Verwendung einer derartigen Feder eignet sich bauraumbedingt allerdings nicht für alle Anwendungen bzw. Steckverbinderarten. Ferner wird die Feder durch die Dauerbelastung im gesteckten Zustand der Steckverbindung mechanisch stark beansprucht und kann dadurch für die Lebensdauer des gesamten Steckverbinders limitierend sein.
  • In Anbetracht des bekannten Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein elektrisches Kontaktelement für eine Stirnkontaktierung bereitzustellen, das insbesondere unter widrigen Umgebungsbedingungen und/oder bei hohen Bauteiltoleranzen eine zuverlässige Kontaktierung gewährleistet, bei vorzugsweise kompakter und langlebiger Bauweise.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder bereitzustellen, der insbesondere auch unter widrigen Umgebungsbedingungen und/oder bei hohen Bauteiltoleranzen eine zuverlässige Kontaktierung gewährleistet, bei vorzugsweise kompakter und langlebiger Bauweise.
  • Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Steckverbindung bereitzustellen, die insbesondere auch unter widrigen Umgebungsbedingungen und/oder bei hohen Bauteiltoleranzen eine zuverlässige Kontaktierung gewährleistet, bei vorzugsweise kompakter und langlebiger Bauweise.
  • Die Aufgabe wird für das elektrische Kontaktelement mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des elektrischen Steckverbinders wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 14 und bezüglich der elektrischen Steckverbindung durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.
  • Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement für einen elektrischen Steckverbinder, aufweisend eine Magnetanordnung und einen zur elektrischen Kontaktierung mit einem elektrischen Gegenkontaktelement ausgebildeten Stirnkontaktabschnitt. Der Stirnkontaktabschnitt ist zwischen einer nicht von dem Gegenkontaktelement kontaktierten Ausgangsposition und einer von dem Gegenkontaktelement kontaktierten Kontaktierungsposition entlang einer Steckrichtung (insbesondere in einer axialen Richtung, nachfolgend auch als "Axialrichtung" bezeichnet) bewegbar.
  • Vorzugsweise ist der Stirnkontaktabschnitt in der Ausgangsposition in der für die Verbindung mit dem Gegenkontaktelement vorgesehenen Verbindungsschnittstelle ("Interface") weiter "vorne" angeordnet, also weiter in Richtung auf das Gegenkontaktelement ausgelenkt, als in der Kontaktierungsposition. Das Gegenkontaktelement vermag somit den Stirnkontaktabschnitt während der Kontaktierung ausgehend von der Ausgangsposition in die in der Verbindungsschnittstelle weiter "hinten" angeordnete Kontaktierungsposition zu bewegen.
  • Vorzugsweise ragt der Stirnkontaktabschnitt in der Ausgangsposition in die Verbindungsschnittstelle hinein (insbesondere in der Art eines Kontaktstiftes). Beispielsweise kann der Stirnkontaktabschnitt aus einer Stirnfläche eines den Stirnkontaktabschnitt umgebenden, separaten Dielektrikums (z. B. ein Gehäusebauteil oder sonstiges Bauteil des Steckverbinders) in der Ausgangsposition herausragen. In der Kontaktierungsposition kann der Stirnkontaktabschnitt vorzugsweise koplanar zu der Verbindungsschnittstelle oder in der Verbindungsschnittstelle zurückversetzt (vertieft) angeordnet sein. Es sei aber betont, dass der Stirnkontaktabschnitt gegebenenfalls auch bereits in der Ausgangsposition koplanar zu der Verbindungsschnittstelle oder vertieft in der Verbindungsschnittstelle angeordnet sein kann und/oder dass der Stirnkontaktabschnitt auch noch in der Kontaktierungsposition in die Verbindungsschnittstelle hineinragt.
  • Erfindungsgemäß ist die Magnetanordnung eingerichtet, mittels magnetischer Abstoßung eine von der Kontaktierungsposition auf die Ausgangsposition ausgerichtete Kraftkomponente auf den Stirnkontaktabschnitt aufzubringen.
  • Besagte Kraftkomponente verläuft vorzugsweise entlang der Steckrichtung bzw. in Axialrichtung auf das Gegenkontaktelement zu, so dass der Stirnkontaktabschnitt in dem nicht kontaktierten Zustand in dem Steckverbinder nach vorne, also in Richtung des Gegenkontaktelements, strebt.
  • Durch besagte magnetische Abstoßung und die damit einhergehende, auf den Stirnkontaktabschnitt aufgebrachte Kraftkomponente kann der Stirnkontaktabschnitt von der Magnetanordnung somit in die Ausgangsposition gedrückt werden. Der Stirnkontaktabschnitt kann in dem nicht kontaktierten Zustand bzw. in einem von separaten, äußeren Kräften freien Zustand von der Magnetanordnung in die Ausgangsposition bewegt werden, so dass in dem von dem Gegenkontaktelement kontaktierten Zustand des Stirnkontaktabschnittes ein Kontaktdruck bzw. eine Kontaktkraft zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement entsteht, wodurch eine sichere (beispielsweise vibrations- und toleranzsichere) Kontaktierung gewährleistet ist.
  • Die Magnetanordnung kann auf vorteilhafte Weise ähnlich wie eine mechanische Feder auf den Stirnkontaktabschnitt wirken, jedoch ohne die mechanischen Nachteile einer mechanischen Feder, wie beispielsweise Bruchgefahr bei zyklischer Belastung oder bei Dauerbelastung. Das vorgeschlagene Kontaktelement kann daher besonders robust und langlebig sein.
  • Ferner hat sich gezeigt, dass sich eine Magnetanordnung als Alternative zu einer mechanischen Feder flexibler und bauraumoptimierter einsetzen lassen kann, da sich bei gleichem Volumen höhere Kontaktkräfte bzw. größere Federwege erzeugen lassen können als mit einer in demselben Volumen angeordneten mechanischen Feder.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektrische Kontaktelement zumindest ein den Stirnkontaktabschnitt aufweisendes, erstes Bauelement aufweist.
  • Das elektrische Kontaktelement oder alternativ der Steckverbinder (z. B. eine Gehäusekomponente des Steckverbinders) kann ein zweites Bauelement aufweisen, wobei das erste Bauelement vorzugsweise relativ zu dem zweiten Bauelement entlang der Steckrichtung beweglich ist.
  • Das erste Bauelement kann translatorisch und/oder rotatorisch relativ zu dem zweiten Bauelement beweglich sein. Insbesondere kann das erste Bauelement in Axialrichtung oder zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung relativ zu dem zweiten Bauelement teleskopierbar bzw. ausziehbar sein. In einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann auch eine zusätzliche oder ausschließliche Schwenkbewegung des ersten Bauelements relativ zu dem zweiten Bauelement (z. B. mittels einer Scharnierverbindung) vorgesehen sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eines der besagten Bauelemente mit einem axialen Endabschnitt in dem anderen Bauelement aufgenommen und dadurch in dem anderen Bauelement bewegungsgeführt ist.
  • Zumindest eines der beiden Bauelemente ist vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet, wobei auch eine stift- bzw. stabförmige bzw. vollzylindrische Ausgestaltung zumindest eines der beiden Bauelemente vorgesehen sein kann. Besonders bevorzugt sind beide Bauelemente jeweils hülsenförmig ausgebildet.
  • Insofern beide Bauelemente jeweils hülsenförmig ausgebildet sind, kann das erste Bauelement beispielsweise in der Art einer Endkappe bzw. Abschlusskappe auf einem Endabschnitt des zweiten Bauelements angeordnet sein - oder umgekehrt. Es können jedoch auch rohrförmige Bauelemente, also Bauelemente ohne geschlossene Stirnfläche, im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein.
  • Insofern eines der Bauelemente stift- oder stabförmig bzw. vollzylindrisch ausgebildet ist, kann besagtes Bauelement vorzugsweise in dem jeweils anderen, hülsenförmig ausgebildeten Bauelement aufgenommen sein. Insofern beide Bauelemente stift- oder stabförmig bzw. vollzylindrisch ausgebildet sind, können diese beispielsweise axial voneinander beabstandet in einem beide Bauelemente gemeinsam umhüllenden hülsenförmigen, dritten Bauelement angeordnet sein (z. B. ein elektrischer Leiter oder ein Dielektrikum), bei dem es sich auch um eine von dem Kontaktelement unabhängige Komponente des Steckverbinders selbst handeln kann (wie z. B. eine Gehäusekomponente).
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stirnkontaktabschnitt in der Ausgangsposition weiter von dem zweiten Bauelement beabstandet ist (insbesondere bezogen auf die Axialrichtung, ggf. aber auch bezogen auch auf einen Schwenkwinkel) als in der Kontaktierungsposition.
  • Das aus den beiden Bauelementen gebildete Bauelementpaar kann in der Ausgangsposition also gegenüber der Kontaktierungsposition vorzugsweise teleskopisch verlängert sein, wie bereits erwähnt. Vorzugsweise ist somit die axiale Länge des aus den beiden Bauelementen gebildeten Bauelementpaars in der Ausgangsposition größer als die axiale Länge des Bauelementpaars in der Kontaktierungsposition. Das Kontaktelement kann also in der Kontaktierungsposition gegenüber der Ausgangsposition axial "komprimiert" sein.
  • Vorzugsweise ist das erste Bauelement ausgehend von der Kontaktierungsposition nicht über die Ausgangsposition hinaus weiterbewegbar und/oder ausgehend von der Ausgangsposition nicht über die Kontaktierungsposition hinaus weiterbewegbar.
  • Bevorzugt ist das erste Bauelement einzig in einem Bereich zwischen der Ausgangsposition und der Kontaktierungsposition bewegbar.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann diesbezüglich vorgesehen sein, dass das erste Bauelement zumindest ein erstes Bewegungsbegrenzungsmittel und das zweite Bauelement zumindest ein korrespondierendes, zweites Bewegungsbegrenzungsmittel aufweist.
  • Bei den Bewegungsbegrenzungsmitteln kann es sich beispielsweise um Anschläge (z. B. au-ßen- und/oder innenmantelseitige Erhebungen bzw. Stufen, laterale bzw. radiale Erweiterungen, Stege, Stifte, Langlöcher, Stirnflächen, Flansche etc.), Rasthaken, Rastarme, Rastvertiefungen oder um sonstige geeignete Bewegungsbegrenzungsmittel handeln, um die relative Bewegung der Bauteile zueinander zu begrenzen. Auch eine geschlossene Stirnfläche eines hülsenförmigen Bauelements und eine Stirnfläche eines stift-, stab oder vollzylindrischen Bauelements können als Anschläge verwendbar sein.
  • Besonders bevorzugt kann das erste Bewegungsbegrenzungsmittel als erster Rastarm und das zweite Bewegungsmittel als zweiter Rastarm ausgebildet sein, die sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und die im montierten Zustand der beiden Bauelemente ineinander verschränkt sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Magnetanordnung zumindest einen ersten Magneten und einen zweiten Magneten aufweist.
  • Vorzugsweise sind die magnetischen Polausrichtungen (d. h. die Richtung eines gedachten, von einem Nordpol des Magneten zu dessen Südpol weisenden Vektors) des ersten Magneten und des zweiten Magneten einander zumindest im Wesentlichen entgegengesetzt. Es sind also dieselben Pole der Magneten aufeinander ausgerichtet (d. h. Nord-Nord oder Süd-Süd), um die magnetische Abstoßung zwischen den Magneten zu erzeugen.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die magnetische Polausrichtung zumindest im Wesentlichen entlang der Steckrichtung bzw. der Axialrichtung des Kontaktelements ausgerichtet ist.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass grundsätzlich auch noch mehr als die besagten beiden Magneten vorgesehen sein können, um die Magnetanordnung auszubilden. Anstelle des ersten Magneten kann beispielsweise auch eine Gruppe aus mehreren ersten Magneten und/oder anstelle des zweiten Magneten eine Gruppe aus mehreren zweiten Magneten vorgesehen sein, mit in Summe entgegengerichteter magnetischer Polausrichtung zur Erzeugung der Absto-ßungskraft. Auch mehrere Magnetanordnungen aus jeweils zwei oder mehr Magneten können grundsätzlich vorgesehen sein. Die Verwendung eines ersten Magneten und eines zweiten Magneten und genau einer Magnetanordnung stellt lediglich eine bevorzugte, minimalistische Variante der Erfindung dar und ist nicht einschränkend zu verstehen.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Kontaktelement bzw. die Magnetanordnung des Kontaktelementes im Sinne der vorliegenden Erfindung auch lediglich einen einzigen Magneten aufweist (insbesondere den "ersten" Magneten). In diesem Fall kann die magnetische Absto-ßung zusammen mit einem weiteren, von dem Kontaktelement unabhängigen "zweiten" Magneten erzeugt werden, der beispielsweise innerhalb des Steckverbinders an einer geeigneten Position und mit einer geeigneten Ausrichtung angeordnet ist. Beispielsweise können sich auf diese Weise mehrere Kontaktelemente einen "zweiten" Magneten des Steckverbinders "teilen".
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zweite Magnet koaxial zu dem ersten Magneten angeordnet ist.
  • Eine koaxiale Anordnung der Magneten ist im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt erforderlich, in der Regel zur Maximierung der magnetischen Abstoßungskraft und Minimierung des Bauraums allerdings vorteilhaft.
  • Der erste Magnet ist vorzugsweise zumindest in der Ausgangsposition entlang der Steckrichtung von dem zweiten Magneten beabstandet. Die Magnete können gegebenenfalls auch in der Kontaktierungsposition des Kontaktelements noch voneinander beabstandet sein, wobei der Abstand zwischen den Magneten in der Kontaktierungsposition gegenüber der Ausgangsposition vorzugsweise allerdings verringert ist. Grundsätzlich können sich die Magnete in der Kontaktierungsposition auch berühren und beispielsweise als Endanschläge für eine Maximalauslenkung dienen.
  • Bei den Magneten handelt es sich vorzugsweise um Permanentmagnete. Grundsätzlich kann es sich allerdings auch um magnetisierbare oder stromdurchflossene Körper handeln. Auf die konkrete Ausgestaltung der Magnete kommt es im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt an.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Magnet und/oder der zweite Magnet als Stabmagnet, Ringmagnet (axial oder radial polarisiert) oder Elektromagnet ausgebildet ist.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Stabmagneten herausgestellt, da diese kompakt und kostengünstig sein können. Die Verwendung eines oder mehrerer Stabmagnete kann sich insbesondere vorteilhaft zur Verwendung mit einem als Innenleiterkontaktelement ausgebildeten Kontaktelement eignen.
  • Auch die Verwendung von einem oder mehreren Ringmagneten kann sich aber vorteilhaft eignen, insbesondere für die Verwendung mit einem als Außenleiterkontaktelement ausgebildeten Kontaktelement.
  • Es kann auch eine Kombination aus Ring- und Stabmagneten vorgesehen sein, wobei beispielsweise ein als Stabmagnet ausgebildeter, erster Magnet zumindest teilweise innerhalb eines als Ringmagnet ausgebildeten, zweiten Magneten angeordnet sein kann - oder umgekehrt.
  • Die Verwendung eines Elektromagneten zur Ausbildung zumindest eines der beiden Magneten kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die magnetische Abstoßung des Stirnkontaktabschnittes in Richtung auf das Gegenkontaktelement nicht dauerhaft erwünscht ist. Durch Verwendung des Elektromagneten kann sich auf vorteilhafte Weise beispielsweise die elektrische Kontaktierung von der mechanischen Verbindung "entkoppeln" lassen. Die elektrische Kontaktierung kann somit gezielt zur mechanischen Verbindung zeitlich verzögert werden - oder umgekehrt. Auch kann beispielsweise das Lösen des elektrischen Kontakts gezielt vor dem Lösen der mechanischen Verbindung realisiert werden, um beispielsweise eine sogenannte "Interlock-Funktion" in einem Hochvoltsteckverbinder zu realisieren.
  • Der Elektromagnet bzw. zumindest die Spule des Elektromagneten kann vorzugsweise in einem nicht beweglichen Teil des Kontaktelements angeordnet sein, insbesondere in dem zweiten Bauelement oder an einer (relativ zu dem Stirnkontaktabschnitt) nicht beweglichen Komponente des Steckverbinders, um schließlich eine bedarfsweise steuerbare, abstoßende Wirkung auf den Stirnkontaktabschnitt oder das mit dem Stirnkontaktabschnitt verbundene (erste) Bauelement, auszuüben.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die auf den Stirnkontaktabschnitt aufgebrachte, von der Kontaktierungsposition auf die Ausgangsposition ausgerichtete Kraftkomponente einzig durch die magnetische Abstoßung der Magnetanordnung bereitgestellt wird.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement keine mechanische Feder oder sonstige mechanische Komponenten zur Erzeugung der Kraftkomponente aufweist. Der Kontaktdruck für die Kontaktierung und die Rückstellkraft des Stirnkontaktabschnittes in die Ausgangsposition werden somit vorzugsweise ausschließlich durch die Magnetanordnung bewirkt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stirnkontaktabschnitt mit dem ersten Magneten bewegungsgekoppelt ist. Die Bewegung des Stirnkontaktabschnitts erfolgt somit vorzugsweise synchron zu einer Bewegung des ersten Magneten.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Magnet an dem ersten Bauelement angeordnet ist. Der erste Magnet kann vorzugsweise mittelbar oder unmittelbar an dem ersten Bauelement befestigt sein. Insbesondere wenn der erste Magnet (zumindest in Axialrichtung) verliersicher innerhalb des ersten Bauelements angeordnet ist, ist eine Befestigung nicht unbedingt erforderlich.
  • Der erste Magnet kann außerdem auch einstückig mit dem ersten Bauelement ausgebildet sein bzw. selbst den Stirnkontaktabschnitt aufweisen. Somit kann es sich bei dem ersten Bauelement auch um den ersten Magneten handeln. Der Stirnkontaktabschnitt kann daher beispielsweise auf einer Stirnfläche des ersten Magneten angeordnet sein. Hierzu kann vorzugsweise ein Permanentmagnet mit guter elektrischer Leitfähigkeit verwenden werden, wobei beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Permanentmagnet beschichtet ist, um die elektrische Leitfähigkeit auf dessen Oberfläche zu erhöhen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zweite Magnet in dem elektrischen Steckverbinder statisch bzw. ortsfest bzw. unbeweglich und der erste Magnet in dem elektrischen Steckverbinder beweglich angeordnet ist.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der zweite Magnet an dem zweiten Bauelement angeordnet ist. Der zweite Magnet kann vorzugsweise mittelbar oder unmittelbar an dem zweiten Bauelement befestigt sein (wie bereits bezüglich des ersten Magneten und des ersten Bauelements erwähnt, ist eine Befestigung allerdings nicht unbedingt erforderlich). Der zweite Magnet kann alternativ auch einstückig mit dem zweiten Bauelement ausgebildet sein bzw. selbst das zweite Bauelement ausbilden (und damit beispielsweise auch den nachfolgend noch genannten "Verbindungsabschnitt" aufweisen bzw. ausbilden). Auch für den zweiten Magneten kann gegebenenfalls z. B. ein Permanentmagnet mit guter elektrischer Leitfähigkeit verwenden werden (beispielsweise ein beschichteter Permanentmagnet zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit).
  • Der zweite Magnet und/oder das zweite Bauelement kann bzw. können beispielsweise fest bzw. unbeweglich mit dem elektrischen Steckverbinder, insbesondere einem Dielektrikum oder Steckverbindergehäuse des Steckverbinders, verbindbar sein bzw. verbunden sein (mittelbar oder unmittelbar).
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Magnetanordnung bzw. zumindest einer der Magnete gegebenenfalls auch teilweise oder vollständig außerhalb / unabhängig von den besagten Bauelemente angeordnet sein kann, beispielsweise auch unmittelbar oder mittelbar mit Steckverbinderkomponenten des Steckverbinders verbindbar oder verbunden sein kann. Eine kompakte Bauweise und damit insbesondere eine unmittelbare Verbindung oder Einteiligkeit des ersten Magneten mit dem ersten Bauelement und des zweiten Magneten mit dem zweiten Bauelement ist in der Regel allerdings bevorzugt.
  • Der erste Magnet kann innerhalb oder außerhalb des ersten Bauelements angeordnet sein (vorzugsweise ist der erste Magnet innerhalb des ersten Bauelements angeordnet, beispielsweise innerhalb eines hülsenförmigen bzw. hohlzylindrischen ersten Bauelements). Der zweite Magnet kann innerhalb oder außerhalb des zweiten Bauelements angeordnet sein (vorzugsweise ist der zweite Magnet innerhalb des zweiten Bauelements angeordnet, beispielsweise innerhalb eines hülsenförmigen bzw. hohlzylindrischen zweiten Bauelements).
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stirnkontaktabschnitt eine Kontaktfläche und/oder eine Kontaktspitze aufweist. Grundsätzlich kann der Stirnkontaktabschnitt allerdings beliebig ausgebildet sein (z. B. auch als "Linienkontakt" etc.).
  • Insbesondere, wenn der Stirnkontaktabschnitt als Kontaktfläche ausgebildet ist, kann diese planar bzw. flach oder gewölbt oder konisch ausgebildet sein (beispielsweise konvex oder konkav gewölbt).
  • Es kann in Sonderfällen auch vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche schräg bzw. zu der Längsachse des Steckverbinders bzw. der Steckrichtung verkippt ausgebildet ist, beispielsweise um einen Kippwinkel von 20° bis 60° winklig zu der Längsachse des Steckverbinders ausgerichtet ist, vorzugsweise um einen Kippwinkel von 30° bis 50°, beispielsweise um einen Kippwinkel von 45°.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement einen an einem von dem Stirnkontaktabschnitt abgewandten Endabschnitt angeordneten Verbindungsabschnitt zur mittelbaren oder unmittelbaren Verbindung des Kontaktelements mit einem elektrischen Leiter aufweist. Der Verbindungsabschnitt kann beispielsweise als Press- bzw. Crimpabschnitt zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter eines elektrischen Kabels, als Löt- oder Stiftkontakt zur mittelbaren oder unmittelbaren Verbindung mit einer elektrischen Leiterplatte oder als Steckkontakt (z. B. Buchsenkontakt oder Stiftkontakt) zur radialen und/oder axialen Kontaktierung eines weiteren Gegenkontaktelements eines weiteren Gegensteckverbinders ausgebildet sein.
  • Der Verbindungsabschnitt des Kontaktelements kann einstückig mit dem ersten Bauelement oder mit dem zweiten Bauelement (bevorzugt) ausgebildet sein. Eine Einstückigkeit ist aber nicht unbedingt erforderlich - grundsätzlich kann eine mittelbare oder unmittelbare Verbindung bereits ausreichend sein.
  • Der Stirnkontaktabschnitt des Kontaktelements kann vorzugsweise einstückig mit dem ersten Bauelement ausgebildet sein (bevorzugt) oder mittelbare oder unmittelbare mit dem ersten Bauelement verbunden sein.
  • Das erste Bauelement und/oder das zweite Bauelement (vorzugsweise beiden Bauelemente) sind vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet, insbesondere aus einem Metall. Das erste Bauelement und/oder das zweite Bauelement können in Sonderfällen allerdings auch abschnittsweise oder vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein, beispielsweise aus einem Kunststoff (in diesem Fall kann das erste Bauelement und/oder das zweite Bauelement beispielsweise vollständig oder abschnittsweise metallisch beschichtet oder zumindest abschnittsweise von einem Blechteil umhüllt sein).
  • Wie bereits erwähnt, kann insbesondere das zweite Bauelement auch ein von dem Kontaktelement unabhängiges Bauteil sein. In diesem Fall kann das zweite Bauteil eine Steckverbinderkomponente sein (z. B. ein metallisches oder isolierendes Gehäuseteil oder ein Dielektrikum oder sonstiger elektrischer Leiter des Steckverbinders).
  • Wie vorstehend bereits erwähnt, kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Kontaktelement als Innenleiterkontaktelement oder als Außenleiterkontaktelement ausgebildet ist.
  • Die Erfindung betrifft auch einen elektrischen Steckverbinder zur Verbindung mit einem elektrischen Gegensteckverbinder, aufweisend zumindest ein elektrisches Kontaktelement gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen zur elektrischen Verbindung mit einem Gegenkontaktelement des elektrischen Gegensteckverbinders.
  • Grundsätzlich kann eines oder können mehrere Kontaktelemente des Steckverbinders gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgebildet sein, d. h. eine Magnetanordnung und einen entsprechenden Stirnkontaktabschnitt aufweisen. Es können in dem vorgeschlagenen Steckverbinder allerdings auch "herkömmliche" Kontaktelemente vorgesehen sein, so dass nur eines oder einige der Kontaktelemente mit einer erfindungsgemäßen Magnetanordnung ausgestattet sind. Es kann selbst eine Mischform aus Stirnkontaktierungen und Radialkontaktierungen (z. B. durch lateral bewegliche Federlaschen bis hin zu einem vollständigen Federkorb) vorgesehen sein, wobei vorzugsweise lediglich einer oder mehrere zur Stirnkontaktierung vorgesehene Kontaktelemente entsprechend mit einer Magnetanordnung und dem Stirnkontaktabschnitt ausgestattet sind (z. B. kann ein Außenleiterkontakt durch einen herkömmlichen Federkorb und einer oder mehrere Innenleiterkontakte durch erfindungsgemäß mit einer Magnetanordnung ausgestatteten Stirnkontakten ausgebildet sein).
  • An dieser Stelle sei auch erwähnt, dass bei Verwendung mehrerer erfindungsgemäßer Kontaktelemente gegebenenfalls auch vorgesehen sein kann, dass sich mehrere der Kontaktelemente einen oder mehrere Magnete "teilen" oder einen oder mehrere von den Kontaktelementen separate Magnete des Steckverbinders gemeinsam verwenden. Das heißt, dass eine Magnetanordnung eines Kontaktelements oder zumindest ein Magnet des Steckverbinders zusätzlich eine magnetische Abstoßung für ein zweites Kontaktelement bzw. für mehrere weitere Kontaktelemente bereitstellen oder zumindest verstärken kann. Auf diese Weise kann der Steckverbinder gegebenenfalls noch kompakter und kostengünstiger ausgebildet werden. Beispielsweise kann somit:
    • ein Magnetpol eines Magneten des Steckverbinders axial unterhalb der Kontaktelemente positioniert sein; oder
    • ein Ringmagnet eines Kontaktelements (z. B. eines Außenleiterkontaktelements) oder des Steckverbinders die Magnete (insbesondere Stabmagnete) eines oder mehrerer weiterer Kontaktelemente zumindest teilweise umhüllen,
    so dass alle "ersten" Magnete der beteiligten Kontaktelemente und damit die jeweiligen Stirnkontaktabschnitte gemeinsam in die Ausgangsposition gedrückt werden.
  • Der erfindungsgemäße Steckverbinder eignet sich grundsätzlich für beliebige Anwendungen innerhalb der gesamten Elektrotechnik. Bevorzugte Anwendungsgebiete sind beispielsweise die Messtechnik, die Halbleitermesstechnik, die Labortechnik, die industrielle Messtechnik, die Sensorik, die Kommunikationstechnik, die Automobiltechnik, die Luft- und Raumfahrtechnik und generell die Signalübertragungstechnik. Die Erfindung ist nicht auf den Einsatz in einem bestimmten Fachgebiet beschränkt zu verstehen.
  • Bei dem Steckverbinder kann es sich beispielsweise um einen koaxialen Steckverbinder handeln. Der Steckverbinder kann ein Außenleiterkontaktelement und/oder einen oder mehrere Innenleiterkontaktelemente aufweisen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Steckverbinder kann es sich unter anderem um einen Kabelsteckverbinder, einen Leiterplattensteckverbinder, einen Gehäusesteckverbinder, eine Kupplung bzw. einen Kuppler oder einen Adapter handeln.
  • Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Steckverbindung, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen und den elektrischen Gegensteckverbinder.
  • Auf vorteilhafte Weise kann in der vorgeschlagenen Steckverbindung eine elastische Kraftkomponente zumindest eines Innenleiterkontaktelements und/oder eines Außenleiterkontaktelements des Steckverbinders durch abstoßende Magnetkräfte erzeugt werden, um eine mechanische Druckfeder zu ersetzen. Durch die Verwendung von Magneten zur Erzeugung der Elastizität in Axial- bzw. Steckrichtung anstelle einer mechanischen Komponente können mechanische Reibung in dem Steckverbinder reduziert und die Lebensdauer der Steckverbindung erhöht werden.
  • Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch das elektrische Kontaktelement, den elektrischen Steckverbinder und die elektrische Steckverbindung, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
  • In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
  • Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
  • Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1% oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1% oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch:
    • Figur 1
    einen elektrischen Steckverbinder mit einem elektrischen Innenleiterkontaktelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Figur 2
    eine Ausschnittvergrößerung des Ausschnittes II der Figur 1;
    Figur 3
    eine elektrische Steckverbindung aus dem elektrischen Steckverbinder gemäß Figur 1 und einem in den Steckverbinder eingesteckten Gegensteckverbinder;
    Figur 4
    einen elektrischen Steckverbinder mit einem elektrischen Innenleiterkontaktelement, das einen Elektromagneten aufweist, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Figur 5
    eine elektrische Steckverbindung aus einem elektrischen Steckverbinder mit einem elektrischen Innenleiterkontaktelement und einem elektrischen Außenleiterkontaktelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit einem Gegensteckverbinder, in einem ersten, teilweise eingesteckten Zustand;
    Figur 6
    die elektrische Steckverbindung gemäß Figur 5 mit dem Gegensteckverbinder in einem zweiten, teilweise eingesteckten Zustand;
    Figur 7
    die elektrische Steckverbindung gemäß Figur 5 mit dem Gegensteckverbinder in einem vollständig eingesteckten Zustand;
    Figur 8
    einen elektrischen Steckverbinder mit einem elektrischen Innenleiterkontaktelement und einem elektrischen Außenleiterkontaktelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    Figur 9
    eine elektrische Steckverbindung aus dem elektrischen Steckverbinder gemäß Figur 8 und einem in den Steckverbinder eingesteckten Gegensteckverbinder.
  • Figur 1 zeigt einen elektrischen Steckverbinder 1 mit einem elektrischen Innenleiterkontaktelement 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des Ausschnitts II der Figur 1 und Figur 3 die Verwendung des Steckverbinders 1 in einer elektrischen Steckverbindung 3.
  • Der in den Figuren 1 bis 3 und in den nachfolgenden Figuren jeweils dargestellte Steckverbinder 1 ist lediglich beispielhaft und nicht beschränkend für die Erfindung zu verstehen. Grundsätzlich kann sich die Erfindung zur Verwendung mit beliebigen Steckverbindertypen eignen.
  • Bei den in den Figuren dargestellten Steckverbindern 1 handelt es sich beispielhaft um Kuppler bzw. Adapter zur Bereitstellung einer Verbindung zwischen einem korrespondierender ersten Gegensteckverbinder 4a und einem korrespondierenden zweiten Gegensteckverbinder 4b (vgl. insbesondere die Figuren 5 bis 7). Grundsätzlich kann sich die Erfindung aber für beliebige Steckverbindertypen eignen, also insbesondere auch zur Verwendung mit Kabelsteckverbindern oder Leiterplattensteckverbindern.
  • Beispielhaft ist der Steckverbinder 1 als koaxialer Steckverbinder ausgebildet und weist ein elektrisch leitfähiges, als Außenleiter dienendes Steckverbindergehäuse 5 auf. Innerhalb des Außenleiters bzw. Steckverbindergehäuses 5 ist in einer Durchgangsbohrung ein Dielektrikum 6 angeordnet, in dem das Innenleiterkontaktelement 2 angeordnet ist.
  • Eine erste Verbindungsschnittstelle 7a des Steckverbinders 1 ist zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem ersten Gegensteckverbinder 4a ausgebildet, wobei insbesondere die Innenleiterkontaktierung stirnflächig erfolgt (vgl. Figur 3). Der Steckverbinder 1 weist außerdem eine zweite Verbindungsschnittstelle 7b auf, in die ein buchsenförmiger Verbindungsabschnitt 8 des Innenleiterkontaktelements 2 zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung einen stiftförmigen Gegenkontaktelements 9 (vgl. u. a. Figur 5) des zweiten Gegensteckverbinders 4b hineinragt.
  • Das in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 als Innenleiterkontaktelement 2 ausgebildete, erfindungsgemäße Kontaktelement weist eine Magnetanordnung 10 und einen Stirnkontaktabschnitt 11 zur elektrischen Kontaktierung mit einem als Stirnkontaktelement 12 ausgebildeten elektrischen Gegenkontaktelement des ersten Gegensteckverbinders 4a auf.
  • Der Stirnkontaktabschnitt 11 ist zwischen einer nicht von dem Gegenkontaktelement 12 kontaktierten Ausgangsposition PA, wie in Figur 1 angedeutet, und einer von dem Gegenkontaktelement 12 kontaktierten Kontaktierungsposition PK, wie ebenfalls in Figur 1 angedeutet und in Figur 3 dargestellt, entlang einer Steckrichtung S bzw. in Axialrichtung bewegbar.
  • Der Stirnkontaktabschnitt 11 ist an einem ersten Bauelement 13 ausgebildet, das relativ zu einem zweiten Bauelement 14 entlang der Steckrichtung S beweglich ist. Das zweite Bauelement 14 ist starr bzw. unbeweglich mit dem Dielektrikum 6 verbunden, wobei das erste Bauelement 13 nebst Stirnkontaktabschnitt 11 in Steckrichtung S beweglich bleibt.
  • Das erste Bauelement 13 mit dem Stirnkontaktabschnitt 11 ist in einer Art einer Endkappe auf einen axialen Endabschnitt des zweiten Bauelements 14 aufgesetzt. Das erste Bauelement 13 weist somit auf der dem ersten Gegensteckverbinder 4a zugewandten Seite eine geschlossene Stirnfläche auf, die gleichzeitig als Endanschlag für die Kontaktierungsposition PK dienen kann. Beide Bauelemente 13, 14 sind jeweils hülsenförmig ausgebildet. Das erste Bauelement 13 ist entlang der Außenmantelfläche des zweiten Bauelements 14 translatorisch bzw. teleskopisch bewegbar. In der Ausgangsposition PA ist der Stirnkontaktabschnitt 11 daher weiter von dem zweiten Bauelement 14 beabstandet als in der Kontaktierungsposition PK (vgl. Zusammenschau der Figuren 1 und 3).
  • In der Ausgangsposition PA ragt der Stirnkontaktabschnitt 11 nach "vorne" in die erste Verbindungsschnittstelle 7a hinein, d. h. er steht axial aus einer Stirnfläche 15 des Dielektrikums 6 hervor - dies ist allerdings nicht unbedingt erforderlich. Es kommt im Grunde vornehmlich darauf an, dass der Stirnkontaktabschnitt 11 entlang der Steckrichtung S beweglich ist.
  • Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels magnetischer Abstoßung eine von der Kontaktierungsposition PK auf die Ausgangsposition PA ausgerichtete Kraftkomponente F (vgl. Figur 2) auf den Stirnkontaktabschnitt 11 aufgebracht wird, das heißt eine axial in Richtung des Gegensteckverbinders 4a weisende Kraftkomponente F.
  • Damit das erste Bauelement 13 ausgehend von der Kontaktierungsposition PK nicht über die Ausgangsposition PA hinaus weiterbewegbar und damit von dem zweiten Bauelement 14 unbeabsichtigt separierbar ist, weist das erste Bauelement 13 ein erstes Bewegungsbegrenzungsmittel 16 und das zweite Bauelement 14 ein korrespondierendes, zweites Bewegungsbegrenzungsmittel 17 auf, die in den Ausführungsbeispielen als miteinander verschränkte Rastarme ausgebildet sind, was allerdings nicht einschränkend zu verstehen ist. Das Prinzip der Führung des ersten Bauelements 13 auf dem zweiten Bauelement 14 und die Bewegungsbegrenzung durch die verschränkten Rastarme sind besonders gut in der vergrößerten Darstellung der Figur 2 erkennbar.
  • Dadurch, dass die Magnetanordnung 10 durch die mittels magnetischer Abstoßung erzeugte Kraftkomponente F bewirkt, dass der Stirnkontaktabschnitt 11 in dem Steckverbinder 1 "nach vorne", d. h. auf den ersten Gegensteckverbinder 4a zu, bewegt wird, kann im kontaktierten Zustand (vgl. Figur 3) ein Kontaktdruck erzeugt werden, der für eine robuste, toleranzausgleichende und vibrationssichere elektrische Verbindung mit dem ersten Gegenkontaktelement 12 sorgt.
  • Beispielhaft ist der Stirnkontaktabschnitt 11 in den Ausführungsbeispielen als planare bzw. flache Kontaktfläche ausgebildet, die alternativ aber auch gewölbt ausgebildet sein kann. Auch die Verwendung einer Kontaktspitze als Stirnkontaktabschnitt 11 kann grundsätzlich vorgesehen sein.
  • Die Magnetanordnung 10 kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein, und weist im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 beispielhaft einen ersten Magneten 18 und einen zweiten Magneten 19 auf, deren magnetische Polausrichtung einander entgegengesetzt und jeweils entlang der Steckrichtung S ausgerichtet ist, um besagte magnetische Abstoßung zu erzeugen. Das heißt, die Magnete 18, 19 sind so zueinander ausgerichtet, dass sich dieselben Magnetpole entsprechend gegenüberliegen (in den Ausführungsbeispielen jeweils Nord-Nord, wobei alternativ auch eine Süd-Süd-Ausrichtung vorgesehen sein kann).
  • Der zweite Magnet 19 ist koaxial zu dem ersten Magneten 18 und zumindest in der Ausgangsposition PA entlang der Steckrichtung S von dem ersten Magneten 18 beabstandet angeordnet. Dabei ist der Stirnkontaktabschnitt 11 mit dem ersten Magneten 18 bewegungsgekoppelt, indem der erste Magnet 18 in dem ersten Bauelement 13 angeordnet ist. Der erste Magnet 18 kann hierzu in dem ersten Bauelement 13 befestigt sein, was allerdings nicht unbedingt erforderlich ist. Der erste Magnet 18 kann innerhalb des ersten Bauelements 13 auch frei (zumindest in Axialrichtung) beweglich sein.
  • Wohingegen der erste Magnet 18 bzw. das erste Bauelement 13 in dem Steckverbindergehäuse 5 bzw. in dem Dielektrikum 6 axial beweglich ist, ist der zweite Magnet 19 relativ zu dem Steckverbindergehäuse 5 bzw. zu dem Dielektrikum 6 statisch bzw. ortsfest angeordnet - und zwar in dem zweiten Bauelement 14, das starr an dem elektrischen Steckverbinder 1 bzw. in der Durchgangsbohrung des Dielektrikums 6 befestigt ist.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass der zweite Magnet 19 grundsätzlich auch außerhalb des Innenleiterkontaktelements 2 positioniert sein kann (die Magnetanordnung 10 des Innenleiterkontaktelements 2 kann in diesem Fall lediglich den ersten Magneten 18 aufweisen, wobei der zweite Magnet 19 dann ein Bestandteil des Steckverbinders 1 oder eines weiteren Kontaktelements sein kann). Die dargestellte Ausführungsform ist aufgrund der besonders kompakten Bauweise allerdings in der Regel bevorzugt.
  • Auf die vorgeschlagene Weise kann die auf den Stirnkontaktabschnitt 11 aufgebrachte, von der Kontaktierungsposition PK auf die Ausgangsposition PA ausgerichtete Kraftkomponente F komfortabel und einzig durch die magnetische Abstoßung der Magnetanordnung 10 bereitgestellt werden, weshalb mechanische Reibung oder sonstige mechanische Belastungen innerhalb des Steckverbinders 1 minimiert sein können. Die Lebensdauer und die maximale Anzahl Steckzyklen des mit der Magnetanordnung 10 ausgestatteten Steckverbinders 1 können dadurch gegenüber einer herkömmlichen Variante mit einer mechanischen Feder wesentlich erhöht sein.
  • Bei einem als Innenleiterkontaktelement 2 ausgebildeten Kontaktelement, wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, hat es sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn beide Bauelemente 13, 14 hülsenförmig ausgebildet sind oder zumindest eine axiale Bohrung aufweisen, in der die jeweiligen Magnete 18, 19, bei denen es sich vorzugsweise um Stabmagnete handelt, aufgenommen sind. Bei den Magneten 18, 19 kann es sich vorzugsweise um Permanentmagnete handeln.
  • In Figur 4 ist beispielhaft eine alternative Ausführungsform eines elektrischen Steckverbinders 1 mit einem Innenleiterkontaktelement 2 dargestellt, bei der die Magnetanordnung 10 einen Elektromagneten 20 aufweist, mittels dem eine magnetische Abstoßung des den Stirnkontaktabschnitt 11 aufweisenden ersten Bauelements 13 nicht dauerhaft, sondern nur bedarfsweise erzeugt werden kann. Auf diese Weise kann die elektrische Kontaktierung von der mechanischen Kontaktierung entkoppelt werden, was insbesondere bei Verwendung des Steckverbinders 1 als Hochvoltsteckverbinder vorteilhaft sein kann.
  • In den Figuren 5 bis 7 ist eine elektrische Steckverbindung 3 aus einem elektrischen Steckverbinder 1 mit einem elektrischen Innenleiterkontaktelement 2 und einem elektrischen Außenleiterkontaktelement 21 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Figuren 5 bis 7 zeigen verschiedene Steckzustände des ersten Gegensteckverbinders 4a in der ersten Verbindungsschnittstelle 7a. In der zweiten Verbindungsschnittstelle 7b ist beispielhaft ein gesteckter, zweiter Gegensteckverbinder 4b angedeutet. Wiederum ist rein beispielhaft ein koaxialer Steckverbinder 1 dargestellt.
  • Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ist das Außenleiterkontaktelement 21 in den Figuren 5 bis 7 mehrteilig ausgebildet und weist ebenfalls eine Magnetanordnung 10` und einen mittels der Magnetanordnung 10` auslenkbaren Stirnkontaktabschnitt 11' auf. Das Innenleiterkontaktelement 2 ist beispielhaft ausgebildet wie vorstehend bereits erläutert, weshalb sich die nachfolgenden Ausführungen im Wesentlichen auf das Außenleiterkontaktelement 21 bzw. die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen beziehen.
  • Auch das Außenleiterkontaktelement 21 weist nun ein erstes Bauelement 13' und ein zweites Bauelement 14' auf, wobei das erste Bauelement 13' wiederum entlang der Steckrichtung S beweglich ist. Das erste Bauelement 13' des Außenleiterkontaktelements 21 ist hierzu innerhalb des zweiten Bauelements 14' aufgenommen und in Steckrichtung S geführt. Es sind Bewegungsbegrenzungsmittel 16', 17` (gegenseitige Endanschläge) vorgesehen, um eine Auslenkung des ersten Bauelements 13' über die Ausgangsposition PA' hinaus zu blockieren. Die Ausgangsposition PA' des Außenleiterkontaktelements 21 ist beispielhaft in den Figuren 5 und 6 und die vollständig kontaktierte Kontaktierungsposition PK' in Figur 7 dargestellt. Figur 6 zeigt einen teilweise gesteckten Zustand zwischen dem elektrischen Steckverbinder 1 und dem ersten Gegensteckverbinder 4a, in dem das Außenleiterkontaktelement 21 noch nicht aus seiner Ausgangsposition PA' hinausbewegt wurde. Wie auch im Falle des Innenleiterkontaktelements 2 sind auch die Bauelemente 13', 14' des Außenleiterkontaktelements 21 in der Ausgangsposition PA' gegenüber der Kontaktierungsposition PK' teleskopisch verlängert.
  • Bei den Magneten 18', 19` der Magnetanordnung 10' des Außenleiterkontaktelements 21 handelt es sich beispielhaft um axial polarisierte Ringmagnete, wobei ein erster Ringmagnet 18' dem ersten Bauelement 13' zugeordnet und hierzu an einem Flanschabschnitt 22 des ersten Bauelements 13' angeordnet und der zweite Ringmagnet 19' an dem zweiten Bauelement 14' angeordnet ist. Die Ringmagnete 18', 19' können optional an den jeweiligen Bauelementen 13', 14` befestigt sein.
  • Wie sich anhand einer Zusammenschau der Figuren 5 bis 7 ergibt, ist das erste Bauelement 13' des Außenleiterkontaktelements 21 im Bereich der zweiten Verbindungsschnittstelle 7b für eine unmittelbare Verbindung mit dem zweiten Gegensteckverbinder 4b vorgesehen, weshalb eine Auslenkung des Außenleiterkontaktelements 21 ausgehend von der Ausgangsposition PA' in die Kontaktierungsposition PK' zu einer axialen Auslenkung der zweiten Verbindungsschnittstelle 7b und des mit der zweiten Verbindungsschnittstelle 7b gegebenenfalls verbundenen, zweiten Gegensteckverbinders 4b führt.
  • Insofern eine entsprechende axiale Ausgleichsbewegung der zweiten Verbindungsschnittstelle 7b unerwünscht ist, kann die zweite Verbindungsschnittstelle 7b alternativ an dem zweiten Bauelement 14' des Außenleiterkontaktelements 21 angeordnet sein, wie anhand des Ausführungsbeispiels der Figuren 8 und 9 dargestellt.
  • Das Ausführungsbeispiel der Figuren 8 und 9 entspricht dabei im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bis 7, wobei die Bauweise des Außenleiterkontaktelements 21 weiter an die des Innenleiterkontaktelements 2 angenähert ist. Als Bewegungsbegrenzungsmittel 16', 17' dienen wiederum miteinander verschränkte Rastarme.
  • Wie bereits erwähnt, ist die axiale Ausgleichsbewegung im Ausführungsbeispiel der Figuren 8 und 9 bewusst ausschließlich auf die erste Verbindungsschnittstelle 7a beschränkt, weshalb es bei dieser Variante nicht zu einer axialen Auslenkung im Bereich der zweiten Verbindungsschnittstelle 7b kommen kann (vgl. Zusammenschau der Figuren 8 und 9).

Claims (15)

  1. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) für einen elektrischen Steckverbinder (1), aufweisend eine Magnetanordnung (10, 10') und einen zur elektrischen Kontaktierung mit einem elektrischen Gegenkontaktelement (12) ausgebildeten Stirnkontaktabschnitt (11, 11`), der zwischen einer nicht von dem Gegenkontaktelement (12) kontaktierten Ausgangsposition (PA, PA') und einer von dem Gegenkontaktelement (12) kontaktierten Kontaktierungsposition (PK, PK') entlang einer Steckrichtung (S) bewegbar ist, wobei die Magnetanordnung (10, 10') eingerichtet ist, mittels magnetischer Abstoßung eine von der Kontaktierungsposition (PK, PK') auf die Ausgangsposition (PA, PA') ausgerichtete Kraftkomponente (F) auf den Stirnkontaktabschnitt (11, 11') aufzubringen.
  2. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das elektrische Kontaktelement (2, 21) zumindest ein den Stirnkontaktabschnitt (11, 11') aufweisendes, erstes Bauelement (13, 13`) und ein zweites Bauelement (14, 14') aufweist, wobei das erste Bauelement (13, 13`) relativ zu dem zweiten Bauelement (14, 14') entlang der Steckrichtung (S) beweglich ist.
  3. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eines der besagten Bauelemente (13, 13', 14, 14') mit einem axialen Endabschnitt in dem anderen Bauelement (14, 14', 13, 13') aufgenommen und bewegungsgeführt ist, wobei die Bauelemente (13, 13', 14, 14`) vorzugsweise jeweils hülsenförmig ausgebildet sind.
  4. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Stirnkontaktabschnitt (11, 11') in der Ausgangsposition (PA, PA') weiter von dem zweiten Bauelement (14, 14`) beabstandet ist als in der Kontaktierungsposition (PK, PK'), wobei das erste Bauelement (13, 13') und das zweite Bauelement (14, 14') in der Ausgangsposition (PA, PA') gegenüber der Kontaktierungsposition (PK, PK') vorzugsweise teleskopisch verlängert sind.
  5. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Bauelement (13, 13`) ein erstes Bewegungsbegrenzungsmittel (16, 16') und das zweite Bauelement (14, 14') ein korrespondierendes, zweites Bewegungsbegrenzungsmittel (17, 17') aufweist, so dass das erste Bauelement (13, 13') ausgehend von der Kontaktierungsposition (PK, PK') nicht über die Ausgangsposition (PA, PA') hinaus weiterbewegbar ist.
  6. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Magnetanordnung (10, 10`) zumindest einen ersten Magneten (18, 18`) und einen zweiten Magneten (19, 19') aufweist, deren magnetische Polausrichtung zumindest im Wesentlichen einander entgegengesetzt und jeweils zumindest im Wesentlichen entlang der Steckrichtung (S) ausgerichtet ist, um die magnetische Abstoßung zu erzeugen.
  7. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Magnet (19, 19`) koaxial zu dem ersten Magneten (18, 18') und zumindest in der Ausgangsposition (PA, PA') entlang der Steckrichtung (S) von dem ersten Magneten (18, 18') beabstandet angeordnet ist.
  8. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Magnet und/oder der zweite Magnet als Stabmagnet (18, 19), Ringmagnet (18', 19`) oder Elektromagnet (20) ausgebildet ist.
  9. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die auf den Stirnkontaktabschnitt (11, 11') aufgebrachte, von der Kontaktierungsposition (PK, PK') auf die Ausgangsposition (PA, PA') ausgerichtete Kraftkomponente (F) einzig durch die magnetische Abstoßung der Magnetanordnung (10, 10') bereitgestellt wird.
  10. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Stirnkontaktabschnitt (11, 11') mit dem ersten Magneten (18, 18`) bewegungsgekoppelt ist, wobei der erste Magnet (18, 18`) vorzugsweise an dem ersten Bauelement (13, 13`) angeordnet ist.
  11. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Magnet (19, 19`) in dem elektrischen Steckverbinder (1) statisch bzw. ortsfest und der erste Magnet (18, 18') in dem elektrischen Steckverbinder (1) beweglich angeordnet ist, wobei der zweite Magnet (19, 19') vorzugsweise an dem zweiten Bauelement (14, 14') angeordnet ist.
  12. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Stirnkontaktabschnitt (11, 11') eine Kontaktfläche oder eine Kontaktspitze aufweist.
  13. Elektrisches Kontaktelement (2, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kontaktelement als Innenleiterkontaktelement (2) oder als Außenleiterkontaktelement (21) ausgebildet ist.
  14. Elektrischer Steckverbinder (1) zur Verbindung mit einem elektrischen Gegensteckverbinder (4a), aufweisend zumindest ein elektrisches Kontaktelement (2, 21) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zur elektrischen Verbindung mit einem Gegenkontaktelement (12) des elektrischen Gegensteckverbinders (4a).
  15. Elektrische Steckverbindung (3), aufweisend einen elektrischen Steckverbinder (1) gemäß Anspruch 14 und den elektrischen Gegensteckverbinder (4a).
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