[0001] Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Kabelsteckverbinder nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1, wie er bereits aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift G 93 08
457 bekannt ist. Dieser Steckverbinder zeichnet sich durch ein platzsparendes Klemmverbinderprinzip,
eine recyclebare bzw. lös- und wiederverwendbare Klemmkontaktierung sowie einen einfachen
Anschluß von Kabeln mit in einer definierten Reihenfolge angeordneten und bestimmten
Steckkontakten zuzuordnenden Einzellitzen aus, bei dem nur eine Litze dem zugehörigen
Litzenführungskanal des Verteilstücks zugeführt werden muß und beim Einschieben des
Kabels die Zuordnung aller übrigen Einzellitzen zu den entsprechenden Steckkontakten
automatisch erfolgt. Eine freie Zuordnung bzw. die Verwendung des bekannten Steckverbinders
für beliebig konfigurierte Litzenkabel ist jedoch bei diesem Steckverbinder nicht
möglich.
[0002] Außerdem sind zur Erzeugung der zum Eindrücken der Kontaktspieße in die Litzenadern
erforderlichen Litzenhaltekraft entweder Abwinkelungen der Litzenführungskanäle oder
besondere zusätzliche Klemmittel erforderlich, wodurch ein erheblicher Mehraufwand
in Aufbau und Montage sowie eine Vergrößerung der Abmessungen bedingt ist, welche
den Vorteil der platzsparenden Axialkontaktierung nicht oder nur geringfügig zum tragen
kommen läßt.
[0003] Überdies ist bei Verwendung von Abwinkelungen der Känale nicht immer sichergestellt,
daß sich bei montierter Kabelverschraubung die steckseitigen Litzenenden auch tatsächlich
an den Sollstellen befinden (z.B. an Spritzwänden anliegen) und die Haltekraft groß
genug ist, um das vollständige axiale Eindringen der Kontaktspieße und damit einen
dauerhaft sicheren Kontakt durch Kaltverschweißung zu gewährleisten.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kabelsteckverbinder der eingangs
genannten Art für den Anschluß beliebig konfigurierter Litzenkabel zu schaffen, bei
dem die Mittel zur Klemmkontaktierung geringstmögliche Abmessungen aufweisen, möglichst
einfach und kostengünstig aufgebaut sowie unkompliziert handhabbar sind und eine dauerhaft
sichere Kontaktgabe gewährleisten.
[0005] Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bei
der Montage des Kabelsteckverbinders werden die durch die Kabelaufnahme hindurchgeführten
Einzellitzen in die zugehörigen rohrförmigen Kanäle des Verteilstücks eingebracht
und dieses in den steckseitigen Abschnitt des Griffstücks hineingesteckt, wofür beliebig
konfigurierte Litzenkabel verwendet werden können. Bei diesem Vorgang liegen die steckseitigen
Enden der Einzellitzen schon alleine durch das gegen sie gedrückte Verteilstück in
Soll-Lage an dem jeweiligen Anschlag am steckseitigen Ende der Kanäle an. Aufgrund
der zusammenwirkenden konischen Flächen von Verteil- und Griffstück werden die durch
die Längsschlitze federnd ausgebildeten äußeren wandteile zusammengepreßt und die
Einzellitzen dadurch in den Kanälen derart in Sollage festgeklemmt, daß beim anschließenden
Zusammenfügen des Steckteils und des Griffstücks mit eingebrachtem Verteilstück die
Kontaktspieße vollständig in die Litzenseelen eindringen können, wodurch eine dauerhaft
sichere Kontaktierung erreicht wird.
[0006] Die Neigungswinkel der zusammenwirkenden konischen Flächen können gleich sein. Eine
kürzere Ausführung mit definierter Klemmwirkung bei an einem Anschlag anliegendem
Verteilstück ist dadurch realisierbar, daß der Neigungswinkel zur Achse bei der Innenkontur
des Griffstücks größer ist als derjenige der Mantelfläche des Klemmbereichs des Verteilstücks.
Selbstverständlich sind auch Lösungen möglich, bei dem z.B. die Innenkontur zylindrisch
oder nur teilweise konisch ist. Die erfindungsgemäß aufgebaute Klemmeinrichtung ist
nicht nur hochwirksam und den jeweiligen Anforderungen an die Klemmkraft durch entsprechende
Abmessungen der Kanäle und/oder der konischen Flächen in einfachster Weise anpaßbar,
sondern insbesondere auch extrem platzsparend, weil weder eine Abwinkelung der Kanäle
noch zusätzliche Klemmmittel wie Schrauben, Federn o.ä. erforderlich sind, sodaß die
Außenabmessungen im wesentlichen lediglich von Anzahl, Durchmesser und Abstand der
Kanäle bestimmt sind. Durch den einfachen und unkomplizierten Aufbau ist der Kabelsteckverbinder
auch besonders kostengünstig und einfach montierbar.
[0007] Vorteilhafte Ausführungen bzw. Ausgestaltungen des Kabelsteckverbinders nach Anspruch
1 sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0008] So sind die die Kanäle umgebenden äußeren Wandteile, deren Außenkontur konisch verläuft,
durch die gemäß Anspruch 2 vorgesehenen zusätzlichen Schlitze in Kanalzwischenwänden
erheblich elastischer, wodurch die für eine bestimmte radial wirksame Klemmkraft aufzubringenden
axiale Einsteckkraft wesentlich geringer ist. Selbstverständlich ist es auch möglich,
diese Wirkung durch anders verlaufende oder zusätzliche Schlitze (z.B. mehrere Schlitze
zwischen Kanal und Außenwand) bzw. Ausnehmungen oder durch Wahl eines entsprechend
elastischen Materials für das Verteilstück zu erzeugen, wobei darauf zu achten ist,
daß die Kanalwandungen noch stark genug für eine wirksame radiale Litzenklemmung durch
axial eindringende Kontaktspieße sind.
[0009] Durch die in Anspruch 3 angegebene Bemessung der Kanäle ist bereits vor der eigentlichen
Klemmung durch die zusammenwirkenden konischen Flächen bei in das Griffstück eingestecktem
Verteilstück eine Vorfixierung der eingeschobenen Einzellitzen erreicht, die auch
bei unbeabsichtigten geringfügigen Zugkräften am Kabel bzw. an einzelnen Litzen oder
nicht gleichmäßigem, etwa ruckartigem Einstecken des Verteilstücks in das Griffstück
das Anliegen der steckseitigen Litzenstirnflächen an den Anschlägen und somit ihre
Soll-Lage für die radiale Klemmung sicherstellt. Der kleinste Kanaldurchmesser und
damit die größte Vorfixierkraft ergibt sich hierbei, wenn bei der durch die Schlitze
und/oder das Material des Verteilstücks gegebenen Elastizität die Einzellitzen noch
ohne zusätzliche Maßnahmen (wie z.B. Aufbiegen) in die Kanäle einschiebbar sind. Durch
diese vorteilhafte Ausgestaltung ist eine zusätzliche Erleichterung der Steckverbindermontage
erreicht.
[0010] Eine Minimierung der Kanaldurchmesser und Erhöhung der Vorfixierkraft und/oder eine
leichtere Einführbarkeit der Litzen in die Kanäle ist gemäß Anspruch 4 dadurch erzielbar,
daß die Kanäle Einführungstrichter aufweisen. Ein Zurückweichen der Einzellitzen in
den Kanälen aus der Sollstellung ist damit in der Praxis wirksam auszuschließen.
[0011] Eine weitere Montageerleichterung ist durch die Merkmale des Anspruches 5 erreicht,
weil bei einem derart ausgebildeten Kabelsteckverbinder das Verteilstück nicht durch
eine besondere Maßnahme im Griffstück gehalten werden muß, wenn es mit dem Steckteil
zusammengesteckt wird. Vielmehr hält es darin von selbst, bis es nach dem weiteren
Montageschritt des Zusammenschraubens von Griffstück und Steckteil endgültig fixiert
wird.
[0012] Die Mantelflächen des Klemmbereichs des Verteilstücks und die damit zusammenwirkenden
Innenflächen des steckseitigen Abschnitts des Griffstückkes können kegelförmig sein.
Durch eine mehrflächige Ausbildung gemäß Anspruch 6 ist demgegenüber ohne Mehraufwand
der Vorteil einer Verdrehsicherung und zugleich die Möglichkeit einer einfachen Codierung
gegeben (z.B. im Querschnitt ein unregelmäßiges Vieleck), was insbesondere bei einer
maschinellen Steckermontage von großer Bedeutung sein kann. Außerdem ist der Kabelsteckverbinder
bei einer Winkelausführung entsprechend der Anzahl der Mantelflächen den verschiedenen
Winkellagen an den zugehörigen festen Gegensteckverbindern ausrichtbar.
[0013] Bei einer Ausführung der Kabelaufnahme gemäß Anspruch 7 dient das Griffstück in vorteilhafter
Weise zugleich als Handgriff bei der Montage des Kabelsteckverbinders, zur Aufnahme
und Klemmung des Verteilstücks, als wasserdichte Kabeleinführung und zur mechanisch/elektrischen
Verbindung mit dem Steckteil und ist somit besonders kostengünstig.
[0014] Zur Herstellung der Klemmkontaktierung muß der Kontaktträger mit den darin fixierten
Kontaktelementen gegen die in dem Verteilstück gehaltenen Litzen gedrückt werden.
Dazu ist es besonders einfach, gemäß Anspruch 8 eine Überwurfmutter vorzusehen, die
beim Aufschrauben auf ein Außengewinde des Verteilstücks zugleich dieses gegen den
Kontaktträger drückt und beide Teile aneinander lösbar befestigt. Für eine maschinelle
Herstellung der mechanischen Verbindung von Kontaktträger und Verteilstück ist es
vorteilhaft, anstatt der Überwurfmutter eine Schnapp- bzw. Rastverbindung zu verwenden.
[0015] Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung dieser beiden Teile ist nach Anspruch
9 eine Codiereinrichtung vorgesehen, die sicherstellt, daß sie nur bei richtiger gegenseitiger
Zuordnung von Kontaktelementen und Kanälen zusammenschraubbar sind.
[0016] Durch eine Ausführung des Verteilstücks des erfindungsgemäßen Kabelsteckverbinders
nach Anspruch 10 ist sowohl eine besonders kostengünstige Herstellung ermöglicht als
auch eine optimale Abstimmung zwischen der Elastizität des gewählten Kunststoffs und
der Zahl sowie den Abmessungen der Schlitze, um damit die gewünschte Vorfixierung
und Klemmwirkung zu erzielen.
[0017] Eine Ausbildung des Verteilstücks gemäß Anspruch 11 stellt sicher, daß auch bei sehr
dünnen Litzenadern und unabhängig von der Neigung der Kanäle im Klemmbereich eine
optimale zentrischaxiale Kontaktierung mit den damit fluchtenden Kontaktelementen
erzielbar ist.
[0018] In den Ansprüchen 12 und 13 sind zwei alternative vorteilhafte Ausführungen des Anschlages
für die einzelnen Litzen angegeben, die sich insbesondere bei der Fertiung gemäß Anspruch
10 ohne Mehrkosten herstellen lassen und die gewährleisten, daß alle Litzen bei der
Einführung in die Kanäle des Verteilstücks die Soll-Lage einnehmen, in der die Kontaktspieße
voll in die Litzenadern eindringen, damit die maximale radiale Klemmkraft und mithin
einen dauerhaft funktionierenden Kontakt erzeugen.
[0019] Die Erfindung wird nachfolgend in den Figuren noch anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht des erfindungsgemäßen Kabelsteckverbinders
mit angeschlossenem Litzenkabel und
Figur 2 - eine perspektivische Ansicht des Verteilstücks in vergrößertem Maßstab.
[0020] Der vierpolige Kabelsteckverbinder zum Anschluß eines Litzenkabels 2 mit vier einzelnen,
von einem Schutzmantel 3 umhüllten Litzen 4 besteht aus einem Verteilstück 5 zur Aufnahme
der Litzen 4, einer aus einem Griffstück 6 und einer Kabelverschraubung mit Dichtring
7, Federkäfig 8 und Druckschraube 9 aufgebauten Kabelaufnahme 10 sowie einem aus einem
Kontaktträger 11 mit in Kontaktkammern 12 angeordneten Kontaktelementen 13, einer
ersten Überwurfmutter 14 zur Befestigung an einem nicht dargestellten Gegensteckverbinder
und einer zweiten Überwurfmutter 15 zum Befestigen am Verteilstück 5 gebildeten Steckteil
16. Das Griffstück 6 weist an einem kabelseitigen Abschnitt 17 ein Innengewinde zum
Einschrauben der Druckschraube 9 und auf einem steckseitigen Abschnitt 18 ein Außengewinde
zum Aufschrauben der zweiten Überwurfmutter 15 auf. Die Kontaktelemente 13 bestehen
jeweils aus einer Steckbuchse 19 und einem einstückig angeformten kabelseitigen Kontaktspieß
20, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige der Litzenadern 35. Das Verteilstück
5 weist steckseitig einen Stutzen 21 auf, mit dem es beim montierten Kabelsteckverbinder
in eine angepaßte Ausnehmung 22 des Kontaktträgers 11 eingeschoben ist. Zum unverwechselbar
richtigen Zusammenfügen von Verteilstück 5 und Kontaktträger 11 ist am Stutzen 21
eine Codierausnehmung 23 vorgesehen, in die bei richtiger Steckermontage eine entsprechend
ausgebildete Codiernase des Kontaktträgers 11 eingreift.
[0021] Ein kabelseitiges Endteil 24 des Verteilstücks 5 ist im Querschnitt als Achteck ausgebildet,
wobei die acht ebenen Mantelflächen 25 sich zum freien Ende hin konisch verjüngen.
Die Innenkontur 26 des steckseitigen Abschnitts 18 des Griffstücks 6 ist in ihrer
Form der Außenkontur des kabelseitigen Endteils 24 des Verteilstücks 5 angepaßt, wobei
der Neigungswinkel der konischen Verjüngung der Innenflächen etwa 5
° und derjenige der korrespondierenden Mantelflächen 25 etwa 1
° gegenüber der Achse beträgt.
[0022] Das Verteilstück 5 wird von vier achsparallelen Kanälen 27 zur Aufnahme der nicht
abisolierten Litzen 4 durchsetzt, die bei montiertem Kabelsteckverbinder mit den Kontaktelementen
13 fluchten. Sie weisen Einführungstrichter 28 auf und enden jeweils an einem ringförmigen
Anschlagbund 29, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Litzendurchmesser aber
größer als der Durchmesser der Kontaktspieße 20. Die Zwischenwände 30 jeweils zweier
Kanäle 27 sowie die gegenüberliegenden Außenwände zwischen den Kanälen 27 und den
entsprechenden Mantelflächen 25 weisen Schlitze 31 bzw. 32 auf. Dadurch sind zwei
federnde Außenteile 33 gebildet, die das kabelseitige Endteil 24 bei Einwirkung radialer
Kräfte als Klemmbereich 24 für die Litzen 4 wirksam machen.
[0023] Zwischen dem Klemmbereich 24 und dem Stutzen 21 ist ein Ringbund 34 vorgesehen, dessen
Stirnflächen bei montiertem Kabelsteckverbinder an korrespondierenden Stirnflächen
des Kontaktträgers 11 und des Griffstücks 6 anliegen.
[0024] Zur Steckerkonfektionierung wird zunächst das durch die Kabelverschraubung 7, 8,
9 sowie das Griffstück 6 hindurchgeführte Litzenkabel 2 auf einer Länge, die etwas
größer ist als die des Verteilstücks 5, abgemantelt. Dann werden die einzelnen Litzen
4 entsprechend der jeweiligen Anschlußkonfiguration in die zugehörigen Kanäle 27 bis
zum Anschlag an den Anschlagbünden 29 eingesteckt. Der Durchmesser der Kanäle 27 ist
etwas geringer als der Außendurchmesser der einzelnen Litzen 4, sodaß mit Hilfe der
Einführungstrichter 27 und der federnden Außenteile 33 bereits eine leichte Klemmung
der Litzen 4 im Klemmbereich 24 des Verteilstücks 5 erfolgt, wodurch die Soll-Lage
der Litzen ohne zusätzliche Maßnahmen gesichert und somit die weitere Montage wesentlich
erleichtert ist.
[0025] Anschließend wird das Verteilstück 5 in das Griffstück 6 eingedrückt, wobei durch
die zusammenwirkenden konischen Flächen 25, 26 eine radiale Kraftkomponente entsteht,
die für die erforderliche Klemmung der Litzen 4 im Klemmbereich 24 sorgt. Hierauf
wird die Kabelverschraubung 7, 8, 9 im kabelseitigen Abschnitt 17 des Griffstücks
6 montiert.
[0026] Die gewählten Neigungswinkel der konischen Flächen 25, 26 sind zum einen klein genug,
damit bei dem verwendeten Kunststoffmaterial eine Selbsthemmung der zusammengesteckten
Teile 5, 6 gewährleistet ist, wodurch keine zusätzlichen Mittel oder Maßnahmen zur
Aufrechterhaltung dieses Steckzustands bis zur nachfolgenden Sicherung durch den auf
das Griffstück 6 aufgeschraubten Steckteil 16 erforderlich sind. Zum andern sind diese
Winkel so unterschiedlich gewählt, daß eine minimale Gesamtlänge der ineinandergesteckten
Teile 5, 6 erreicht ist.
[0027] Schließlich wird noch der Kontaktträger 11 auf den Stutzen 21 des Verteilstücks 5
so aufgesteckt, daß zur unverwechselbar richtigen Zuordnung von Klemmelementen 13
und Litzen 14 eine nicht sichtbare Codiernase des Kontaktträgers 11 in die Codierausnehmung
23 des Stutzens 21 eingreift, und anschließend die Überwurfmutter 15 auf den steckseitigen
Abschnitt 18 des Griffstücks 6 aufgeschraubt. Dabei dringen die Kontaktspieße 20 derart
axial in die Endbereiche der zugehörigen Litzenadern 35 ein, daß die Litzendrähte
durch Radialkräfte verdichtet und zusammen mit der Litzenisolierung unter hohem Druck
gegen die Innenwand der Kanäle 27 gepreßt werden, wodurch nicht nur eine hohe Klemmkraft
sondern durch Kaltverschweißung von Litzendrähten und Kontaktspießen 20 auch eine
dauerhaft sichere elektrische Kontaktierung gewährleistet ist. Trotz der hohen, im
wesentlichen radial wirkenden Klemmkraft lassen sich nach Abschrauben der zweiten
Überwurfmutter 15 die Kontaktelemente mit den damit einstückigen Kontaktspießen leicht
aus den Litzen und den Kontaktkammern herausziehen. Der gesamte Kabelsteckverbinder
ist damit so aufgebaut, daß alle Teile voneinander trennbar sind.
[0028] Der beschriebene, für den Anschluß beliebig konfigurierter Litzenkabel geeignete
Kabelsteckverbinder zeichnet sich damit insgesamt durch minimale Abmessungen insbesondere
im Klemmkontaktierungsbereich, einen einfachen und kostengünstigen Aufbau sowie eine
schnell und sicher durchführbare Steckerkonfektionierung mit hohen Ansprüchen genügender
Klemmkontaktierung und eine einfache Zerlegbarkeit zu Recyclingzwecken aus.
1. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder mit einem Steckteil und einer Kabelaufnahme, zum
Anschluß eines mehradrigen Litzenkabels dessen Einzellitzen zur axialen Kontaktierung
ihrer steckseitigen Endabschnitte durch die insbesondere als Kontaktspieße ausgebildeten
kabelseitigen Endbereiche der in einem Kontaktträger des Steckteils angeordneten Kontaktelemente
vorgesehen und bis zu einem Anschlag in rohrförmigen Kanälen eines Verteilstücks geführt
und gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein kabelseitiger Endteil (24) des
Verteilstücks (5) als sich zum freien Ende hin konisch verjüngender Klemmbereich ausgebildet
ist, dessen Außenkontur (25) an eine Innenkontur (26) des steckseitigen Abschnitts
(18) eines rohrförmigen Griffstücks (6) der Kabelaufnahme (10) angepaßt ist und daß
das jeden Kanal (27) umfassende äußere Wandteil (33) wenigstens einen Längsschlitz
(32) aufweist.
2. Kabelsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zwischen
zwei Kanälen (27) liegenden Zwischenwände (30) wenigstens zum Teil Längsschlitze (31)
aufweisen.
3. Kabelsteckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser
der rohrförmigen Kanäle (27) etwas geringer ist als der Außendurchmesser der nicht
abisolierten Einzellitzen (4).
4. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kanäle (27) kabelseitig jeweils einen Einführungstrichter (28) aufweisen.
5. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Neigungswinkel der konischen Außenflächen (25) des Klemmbereiches (24) des Verteilstücks
(5) sowie der konischen Innenkontur (26) des steckseitigen Abschnitts (18) des Griffstücks
(6) so gewählt ist, daß bei darin eingeführtem Verteilstück (5) eine Selbsthemmung
zwischen Griffstück (6) und Verteilstück (5) besteht.
6. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mantelfläche (25) des Klemmbereiches (24) des Verteilstücks (5) und die damit
zusammenwirkende Innenkontur (26) des steckseitigen Abschnitts (18) des Griffstücks
(6) im Querschnitt mehreckig ausgebildet ist.
7. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Griffstück (6) kabelseitig einen Kabeleinführungsabschnitt (17) aufweist, in den
eine aus einem Federkäfig (8) einer Dichtung (7) und einer Druckschraube (9) bestehende
Kabelverschraubung einführbar ist.
8. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steckteil (16) und das Verteilstück (5) miteinander durch eine Schnapp- oder Schaubverbindung,
insbesondere eine Überwurfmutter (15) verbindbar sind.
9. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
bei montiertem Steckverbinder (1) das Verteilstück (5) mit einer Codierausnehmung
(23) in eine angepaßte Codiernase des Steckteils (16) eingreift.
10. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verteilstück (5) ein Kunststoffspritzgußteil ist.
11. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verteilstück (5) einen steckseitigen Stutzen (21) aufweist, in dem die Kanäle
(27) achsparallel verlaufen.
12. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß als Anschlag für die Einzellitzen (4) am steckseitigen Ende der Kanäle (27) des
Stutzens (21) des Verteilstücks (5) jeweils ein Ringbund (29) vorgesehen ist.
13. Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß am steckseitigen Ende der Kanäle des Stutzens des Verteilstücks jeweils eine dünne,
von Kontaktspießen durchdringbare Wand als Anschlag für die Einzellitzen vorgesehen
ist.