Mehrpolige Steckverbindung
Die Erfindung betrifft eine mehrpolige Steckverbindung laut Oberbegriff des Hauptanspruches .
Steckverbindungen dieser Art sind bekannt. (Hauptkatalog der Firma W.W. Fischer SA, Schweiz, Ausgabe 1997). Zur einfachen Positionsflndung beim Zusammenstecken von Stecker und Dose bzw. Kupplung sind sowohl am Stecker als auch an der Dose/Kupplung entweder Halbzylinderschalen aus Metall vorzusehen, die im richtig zusammengesteckten Zustand sich zu einem die Steckverbindung umgebenden Nollzylinder ergänzen, oder, falls ein Vertauschen von baugleichen Steckverbindungen vermieden werden soll, mehrere am Umfang verteilte Teilzylinderschalen, beispielsweise zwei Niertelzylinderschalen am Stecker und zwei Niertelzylinderschalen an der Dose/Kupplung (Fischer-Katalog Abschnitt L, Seite 4: Codierungen zur Positionsflndung beim Stecken).
Um solche Steckverbindungen EMN-dicht zu machen, wird ein Steckergehäuse aus Metall benutzt, das einerseits mit der Kabelabschirmung elektrisch verbunden wird und das im zusammengesteckten Zustand mit dem ebenfalls aus Metall bestehenden Gehäuse der Dose bzw. der Kupplung elektrisch Kontakt macht. Dieser bisher nur über das Steckergehäuse mögliche Massekontakt für die Kabelabschirmung ist aufwendig und auch in elektrischer Hinsicht nicht optimal.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine mehrpolige Steckverbindung der bezeichneten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß der Massekontakt zwischen Stecker und Dose bzw. Kupplung sowohl in elektrischer als auch in mechanischer Hinsicht optimal ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer mehrpoligen Steckverbindung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung werden die bei solchen Steckverbindungen für die mechanische Positionsflndung sowieso schon vorgesehenen Teilzylinderschalen aus Metall durch eine einfache preiswerte Abwandlung gleichzeitig zur Herstellung des elektrischen Massekontaktes ausgenutzt. Dazu wird an mindestens einer der Teilzylinderschalen an mindestens einem der Längsränder mindestens ein zusätzliches Kontaktfederelement ausgebildet, das im zusammengesteckten Zustand zwischen den Längsrändern der Teilzylinderschalen einen elektrischen Querkontakt herstellt. Für die Herstellung des Massekontaktes in der Steckverbindung ist es daher nur noch erforderlich, im Stecker eine galvanische Verbindung zwischen der Kabelabschirmung und der Teilzylinderschale herzustellen und in der zugehörigen Dose bzw. Kupplung die dortige Teilzylinderschale mit der Masse des die Dose aufnehmenden Gerätes bzw. mit der an der Kupplung anschließenden Kabelabschirmung galvanisch zu verbinden, wie dies bei solchen Steckern und Dosen bzw. Kupplungen bisher schon üblich ist.
Bei Verwendung der Erfindung an Steckern mit einem Steckergehäuse aus Metall, das die Teilzylinderschalen umschließt und von diesen nur durch einen schmalen Spalt getrennt ist, wird im zusammengesteckten Zustand über das Kontaktfederelement eine geringfügige Aufweitung der sich zu einem Vollzylinder ergänzenden Teilzylinderschalen erreicht. Dadurch werden die einzelnen Teilzylinderschalen geringfügig nach außen gedrückt, so daß sie mit ihrer Außenfläche mit der zylindrischen Innenfläche des Steckergehäuses aus Metall elektrischen Kontakt machen. Hierdurch wird die Masseverbindung zwischen Stecker und Dose bzw. Kupplung noch verbessert.
Da bei der erfindungsgemäßen Steckverbindung das Steckergehäuse nicht mehr für den Massekontakt benötigt wird, kann es vollständig aus nichtleitendem Kunststoff bestehen. Eine erfindungsgemäße Steckverbindung ist sehr preiswert aus wenigen Einzelteilen zusammensetzbar und trotzdem ist eine gute und sichere Massekontaktverbindung im zusammengesteckten Zustand gewährleistet. Die den
Querkontakt zwischen den Teilzylinderschalen herstellende Kontaktfederelemente können auf verschiedene Art und Weise am Längsrand hergestellt werden. Bei kleinen bis mittleren Steckergrößen, bei denen die Teilzylinderschalen aus dünnem Federblech bestehen, kann das Kontaktfederelement durch einen parallel zum Längsrand verlaufenden einzigen Längsschlitz oder durch mehrere hintereinander ausgebildete kurze Längsschlitze in der Federblechschale hergestellt werden, wobei der dadurch gebildete ein- oder beidseitig mit der Schale verbundene schmale Federblechsteg bzw. Federblechstege leicht nach außen gebogen werden. Bei größeren Steckern, bei denen die Teilzylinderschalen dickwandiger ausgebildet sind, können die Kontaktfederelemente aus mehrfach gefalteten Blechstegen, die durch Schlitze aus den Teilzylinderschalen herausgearbeitet sind, bestehen, oder es können auch gegebenenfalls gesonderte Kontaktfederteile in entsprechenden Randausnehmungen der Teilzylinderschalen eingesetzt werden.
Die Kontaktfedern werden so auf die Teilzylinderschalen verteilt, daß beim Zusammenstecken keine Torsionskräfte auf die zur Positionsflndung dienenden Teilzylinderschalen ausgeübt werden. Bei einer mehrpoligen Steckverbindung mit am Stecker bzw. Dose/Kupplung vorgesehenen Halbzylinderschalen, wie sie in der Praxis am gebräuchlichsten sind, werden nur an einer der Halbzylinder schale, vorzugsweise an der des Steckers, Kontaktfederelemente vorgesehen und zwar an beiden Längsrändern. Dadurch wird vermieden, daß beim Zusammenstecken die sich zu einem Vollzylinder ergänzenden Halbzylinderschalen in einer Richtung verdrehen und dann nicht mehr die vorgegebene Orientierung zwischen den Steckerstiften und den Steckerbuchsen besitzen, die Aufgabe der exakten Positionsflndung beim Zusammenstecken also nicht mehr gewährleisten.
Da bei der Erfindung die für die Positionsflndung vorgesehene mechanische Konstruktion beibehalten wird, ist ein gemäß der Erfindung zusätzlich mit Kontaktfedern ausgerüsteter Stecker voll kompatibel mit bisher üblichen Steckdosen bzw. Steckerkupplungen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Figur 1 zeigt im auseinandergezogenen Zustand eine mehrpolige Steckverbindung, bestehend aus einem Stecker und einer zugehörigen Steckdose,
Figur 2 zeigt im Detail die hierbei verwendeten erfindungsgemäßen Halbzylinderschalen .
Figuren 3 und 4 zeigen weitere Ausfuhrungsbeispiele für die Ausbildung der Kontaktfederelemente.
Der in Figur 1 dargestellte Stecker besteht aus einem die Kontaktstifte 1 aufnehmenden Isoliermaterialkörper 2, auf den eine Halbzylinderschale 3 aus Metall aufgesetzt ist. Diese Baueinheit ist in ein zylindrisches Steckergehäuse 5 aus Metall eingesetzt. Im montierten Zustand reicht der vordere Rand der Halbzylinderschale 3 bis nahezu zum Rand des Steckergehäuses 5. Der Isoliermaterialkörper 2 mit der darauf befestigten Halbzylinderschale 3 wird im Steckergehäuse 5 durch eine Lötfensterhülse 6 gehalten, die über eine Spannzange 7 und eine auf das Steckergehäuse 5 aufgeschraubte Spannmutter 8 nach innen gedrückt wird. Das nicht dargestellte Anschlußkabel wird durch die Spannmutter 8 und die Spannzange 7 ins Steckergehäuseinnere eingeführt, die Kabelabschirmung aus Metallgeflecht wird über die Konusfläche 9 der Spannzange gelegt und im zusammengebauten Zustand zwischen dieser Konusfläche 9 und der Konusfläche 10 der Lötfensterhülse 6 eingeklemmt. Im verspannten Zustand drückt das andere Ende 11 der Lötfensterhülse 6 auf den Bund 12 der Halbzylinderschale 3. Es besteht also ein direkter galvanischer Kontakt zwischen der Kabelabschirmung und der Halbzylinderschale 3.
In der in dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel dargestellten zugehörigen Dose, die auch als Kupplung ausgebildet sein kann, ist in einem zylindrischen Dosengehäuse 20 aus Metall ein zylindrischer Isoliermaterialkörper mit den zugehörigen Kontaktbuchsen 21 eingesetzt, auf dem Isoliermaterialkörper ist ähnlich wie auf dem Körper 2 wieder eine Halbzylinderschale 23 aus Metall befestigt. Bei Ausbildung der Dose als Kupplung ist ein dem Steckergehäuse 5 entsprechendes Kupplungsgehäuse vorgesehen
und die Abschirmung des an die Kupplung angeschlossenen Kabels ist wieder ähnlich wie beim Stecker mit der Halbschale 23 galvanisch verbunden.
Figur 2 zeigt im vergrößerten Maßstab das Zusammenwirken der beiden Halbzylinderschalen 3 und 23, die eine exakte Positionierung der Steckerstifte 1 gegenüber den Steckerbuchsen 21 gewährleisten. Nur in der in Figur 1 und 2 dargestellten Stellung der beiden Halbzylinderschalen zueinander können Stecker und Dose bzw. Kupplung zusammengesteckt werden und nur in dieser Stellung besitzen die Steckerstifte und Steckerbuchsen ihre vorbestimmte Zuordnung.
Gemäß der Erfindung ist an mindestens einer der Halbzylinderschalen 3 bzw. 23 an mindestens einem der Längsränder mindestens ein Kontaktfederelement ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Halbzylinderschale 3 des Steckers aus Federblech und an ihren beiden Längsrändern 22 ist jeweils eine Kontaktfeder 13 ausgebildet, die leicht nach außen gewölbt ist und im zusammengesteckten Zustand mit den Längsrändern 22 der Halbzylinderschale 23 der Dose Kontakt machen. In dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist diese Kontaktfeder 13 durch einen parallel zum Längsrand 22 verlaufenden Längsschlitz 14 gebildet, der dadurch entstehende schmale Steg 15, der an beiden Enden mit der Halbzylinderschale 3 verbunden ist, ist leicht nach außen gewölbt und bildet die Kontaktfeder 13. Der Längsschlitz 14 könnte an einem Ende, vorzugsweise an dem dem Bund 12 zugewandten Ende auch offen sein, so daß eine nur einseitig an der Halbschale 3 befestigte Kontaktfeder entsteht, wobei allerdings dann dafür gesorgt werden muß, daß beim Lösen der Steckverbindung die Feder sich nicht am Gegenstück verhakt. Nach dem gleichen Prinzip könnten auch mehrere geschlossene oder einseitig offene kurze Federelemente hintereinander längs des Längsrandes 22 ausgebildet sein. Um für manche Anwendungsfälle eine völlig hochfrequenzdichte Abschirmung zu erreichen, könnte der Längsschlitz 14 bzw. die mehreren aufeinanderfolgenden Längsschlitze auch noch durch ein eingesetztes Folienelement aus Metall oder durch ein leitendes elastisches Silikonmaterial ausgefüllt bzw. abgedeckt sein.
Durch diese zusätzliche Kontaktfeder 13 am Rand der Halbschalen wird im zusammengesteckten Zustand ein guter elektrischer Kontakt zwischen den
Längsrändern 22 der Halbzylinderschalen 3 und 23 hergestellt und so ein guter und definierter Massekontakt zwischen der Kabelabschirmung und dem die Dose aufnehmenden Gehäuse bzw. der Kabelabschirmung einer Kupplung. Eine Ausbildung des Steckergehäuses 5 aus Metall ist überflüssig, es könnte ganz aus Kunststoff bestehen. Wenn aus anderen Gründen jedoch ein Steckergehäuse aus Metall vorgesehen ist, besitzt die erfindungsgemäße Maßnahme noch den zusätzlichen Vorteil, daß durch die Kontaktfedern 13 die beiden Halbzylinderschalen 3 und 23 geringfügig radial aufgeweitet werden und dadurch zwischen der zylindrischen Innenseite des Metallgehäuses 5 und der Außenseite der Halbzylinderschalen 3 und 23 noch ein zusätzlicher Massekontakt hergestellt wird.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel für die Ausbildung des Kontaktfederelementes 13, das wieder durch einen Schlitz 14 in der Halbzylinderschale 3 des Steckers gebildet wird. Der Schlitz 14 ist vorne offen und es entsteht dadurch ein nur einseitig an der Halbzylinderschale 3 angebrachter Blechsteg 16, dessen in Einsteckrichtung vorderes Ende zu einem Kontakt 18 verbreitert ist. Diese Art Kontaktfederelement ist allerdings nur für solche Steckverbindungen geeignet, bei denen durch den frei nach vorne abstehenden Blechsteg die Positionsflndung beim Zusammenstecken von Stecker und Dose/Kupplung nicht beeinträchtigt wird. Diesbezüglich ist eine Ausbildung des Kontaktfederelementes 13 gemäß Figur 4 vorteilhafter, da hier der offene Schlitz in Steckrichtung 19 hinten, d.h. dem Bund 12 zugewandt ist und dadurch ein Verhaken des Blechsteges vermieden wird. In dem Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 4 wird eine erhöhte Federkraft dadurch erreicht, daß durch zwei U-formige Schlitze 30, 31 ein mehrfach gefalteter Blechsteg 32 aus der Halbzylinderschale 3 herausgearbeitet wird, der zwar an beiden Enden mit der Halbzylinderschale 3 verbunden ist, aber trotzdem als ein nur einseitig an der Halbzylinderschale 3 befestigtes Federelement wirkt.
Die erfindungsgemäße Maßnahme kann bei den verschiedenartigsten mehrpoligen Steckverbindern beliebiger Größe benutzt werden, auch bei gemischt bestückten Steckverbindern mit Koaxialkabeln, Lichtleitern, Thermoelementen u.dgl. (Fischer- Katalog, Abschnitt E bis G).