[0001] Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindungselement und -system gemäß
dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 6.
[0002] Bei einem herkömmlichen elektrischen Steckverbindungselement ist an das abisolierte
Ende einer elektrischen Leitung in der Regel ein separates Kontaktteil befestigt,
mit welchem eine Verbindung mit einer Kontaktierungsstelle eines komplementären Steckverbindungselements
hergestellt werden kann. Insbesondere zur Isolation, zum Schutz und zur besseren Handhabung
sowie zur Sicherstellung einer funktionssicheren wiederlösbaren Verbindung sind Kabelende
und separates Kontaktteil von einem Steckergehäuse umgeben. Oftmals ist die Leitung
zusammen mit dem daran befestigten Kontaktteil schwimmend im Steckergehäuse gelagert.
[0003] Dieser herkömmliche Steckeraufbau erzeugt zusätzliche Kosten durch die Herstellung
und die Anfügung eines separaten Kontaktteils an das Kabelende. Überdies führen die
zusätzlichen Kontaktteile zu einer Gewichtszunahme der gesamten Steckverbindung.
[0004] Bei der Verwendung eines Antennen- oder Koaxialkabels ist es bekannt, die Ader eines
Kabels direkt als Kontaktelement zu benutzen. Dabei ist eine Isolierung am Kabelende
entfernt. Das Ende der Ader wird beim Zusammenfügen mit einer Buchse in eine Aufnahme
eingeführt. Zur Befestigung des Koaxialkabels an einem anderen Kabel oder einem Gerät
wird eine einen Teil der Steckverbindung bildende Mutter auf einen ein Außengewinde
aufweisendes Gehäuseteil des anderen Kabels oder der Gerätebuchse aufgeschraubt. Diese
Ausführungsform ist jedoch nur bei statischen Anwendungen einsetzbar. Für einen Einsatz
in einem Bereich, in dem Vibrationen und Schwingungen auftreten, ist sie nicht geeignet.
[0005] Aus der DE 39 15 611 C1 ist eine elektrische Steckverbindung bekannt, bei der ein
Aufnahmeteil einen Steckerschlitz mit ausfedernden Kontaktnasen aufweist. Ein dazugehöriges
Steckerteil besitzt einen Steckersteg mit einer Bohrung, durch die eine als Kontaktteil
dienende Ader eines Kabels eingesetzt ist. Beim Zusammenfügen der Steckverbindung
werden die ausfedernden Kontaktnasen beim Einführen des Steckerteils in den Steckerschlitz
auseinandergedrückt, wodurch es zu einem Entlangschleifen des Kontaktteils an den
Kontaktnasen kommt. Dadurch kann die leitende Oberfläche des Kontaktteiles verletzt
werden.
[0006] In der DE 195 00 288 A1 ist eine Anzeigeeinrichtung mit einem herausgeführten elektrischen
Kontakt beschrieben, der mit einen Gegenkontakt lösbar verbindbar ist. Durch eine
bewegliche Gestaltung des Kontaktes oder des Gegenkontaktes sowie eine Bewegung desselben
über ein Hebelsystem ist eine kräftefreie Zusammenfügung von Anzeigeeinrichtung und
Gegenkontaktelement möglich. Bei dieser Ausführungsform besteht bei Vorliegen von
Vibrationen jedoch die Möglichkeit einer Kontaktierungsbeeinträchtigung mit einer
nachfolgenden Funktionsstörung.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Steckverbindungselement
und -system derart weiterzubilden, daß eine einfache und kostengünstige Möglichkeit
einer funktionssicheren elektrischen Verbindung eines elektrischen Kabels auch in
Bereichen möglich ist, in dem Vibrationen und Schwingungen auftreten.
[0008] Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 8 angegebenen Merkmale hinsichtlich
eines elektrischen Steckverbindungselements und -systems gelöst.
[0009] Ein Kerngedanke der Erfindung besteht darin, die abisolierten Enden der Adern eines
Kabels, die in einem Gehäuse gehalten sind, direkt und selbst als Kontaktelemente
zu verwenden. Dabei kommen diese Adern direkt in unmittelbaren Anlage an zugeordnete
Kontaktelemente eines komplementären Steckverbindungselements. Durch diese Maßnahme
kann ein separates, an die Ader anzufügendes Kontaktteil entfallen. Damit kann nicht
nur auf die Herstellung eines solchen Kontaktteils, sondern auch auf den Verfahrensschritt
der Anordnung eines solchen separaten Kontaktteils an ein Leitungsende verzichtet
werden.
[0010] Die Enden der Adern sind derart in dem Gehäuse aufgenommen oder eingebettet, um bei
mit dem komplementären Steckverbindungselement verbundenen Zustand eine bewegungsfreie
Verbindung zwischen den Enden der Adern und den zugeordneten Kontaktelementen eines
komplementären Steckverbindungselements zu ermöglichen. Insbesondere ist die Verbindung
auch gasdicht.
[0011] Die Enden der Adern können einerseits an einem Gehäuseinnenteil und andererseits
an den zugeordneten Kontaktelementen des komplementären Steckverbindungselements anliegen.
Durch diese Anordnung werden die Enden der Adern einerseits und die zugeordneten Kontaktelemente
andererseits bei einem Zusammenfügen des elektrischen Steckverbindungselements mit
seinem komplementären Element aufeinander gepreßt, so daß es nicht nur zu einer gasfreien,
sondern zu einer bewegungsfreien elektrischen Verbindung zwischen den elektrisch leitenden
Elementen der beiden Steckverbindungselemente kommt. Die Funktionssicherheit der Steckverbindung
ist damit auch bei solchen Anwendungsbereichen gewährleistet, wo Schwingungen, Vibrationen
oder sonstige auf die elektrische Verbindung einwirkende Kräfte auftreten.
[0012] Ferner ist das Gehäuse mit den abisolierten Enden der Adern derart ausgeführt, daß
eine im wesentlichen reibungs- und steckkraftfreie Kontaktierung beim Zusammenfügen
mit dem komplementären Steckverbindungselement möglich ist. Diese Maßnahme dient insbesondere
dazu, Oberflächenbeschädigungen beim Zusammenführen der beiden als Kontaktelemente
dienenden, leitenden Teile zu vermeiden. Liegen die Enden der Adern und die Kontaktelemente
eines komplementären Steckverbindungselements beim Zusammenführen beider Steckverbindungselemente
aufeinander, so reiben sie aneinander, wodurch möglicherweise die Oberfläche der verschiedenen
Leiter beschädigt oder beeinträchtigt wird. Dem beugt man herkömmlicherweise dadurch
vor, daß eine Oberflächenbehandlung mit einem reibungsfesten Material, beispielsweise
Gold, vorgenommen wird. Um eine solch teure Oberflächenbehandlung zu vermeiden, können
die zusammenzufügenden elektrischen Steckverbindungselemente, insbesondere die Gehäuse
so ausgeführt sein, daß die Enden der Adern und die Kontaktelemente sich beim ersten
Schritt des Zusammenführens nicht berühren. Nach dem im wesentlichen vollständigen
Zusammenführen der beiden Gehäuse sollten die zugehörigen Enden der Adern und die
Kontaktelemente durch eine weitere Relativbewegung der Gehäuse miteinander gleitreibungsfrei
und endlagenmäßig aufeinander in Anlage gebracht werden. Die weitere Relativbewegung
kann dabei eine Verschwenkung, eine Verdrehung, eine Kippung oder eine Kombination
dieser Bewegungen umfassen.
[0013] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Enden der Adern form- und/oder oberflächenbehandelt sind. Beispielsweise bei der Verwendung
von mehradrigen Litzen, ist es möglich, diese zu verzinnen oder die Oberflächen anderweitig
zu behandeln, so daß aus der Ader ein geeignetes Kontaktelement mit einem guten Übergangswiderstand
geschaffen werden kann. Dabei dient die Oberflächenbehandlung auch zum Schutz der
Leitungsenden.
[0014] Darüber hinaus ist es möglich, die Enden der Adern formmäßig zu behandeln. Beispielsweise
können sie gebogen oder in anderer vorgegebener Weise verformt werden. Damit lassen
sich zum einen größere Auflageflächen zwischen den Enden der Adern und den Kontaktelementen
des komplementären Steckverbindungselements schaffen. Zum anderen ist es möglich,
optimale Formen für ein Zusammenführen des erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindungselements
einerseits und des komplementären Steckverbindungselements andererseits bereitzustellen.
Natürlich können die beiden vorgenannten Behandlungsarten auch kombiniert werden.
Beispielsweise können die Enden der Adern verzinnt und nachfolgend ge- oder verformt
werden.
[0015] Von Vorteil ist es ferner, wenn die beiden Gehäuseteile mit einer Rastverbindung
in ihrer Endlage gehalten werden. Dazu ist es notwendig, ein Rastelement am Gehäuse
des elektrischen Steckverbindungselements vorzusehen. Dieses Rastelement wirkt mit
einem Gegenelement am komplementären Steckverbindungselement zusammen.
[0016] Das Gehäuse ist gemäß einer besonderen Ausführungsform am Kabel angeformt oder angegossen
und besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial.
[0017] Bei der Ausbildung sowohl des Gehäuses des elektrischen Steckverbindungselements
wie auch desjenigen des komplementären Steckverbindungselements besteht im wesentlichen
große Gestaltungfreiheit. So können Gehäuse derart konstruiert werden, daß die beiden
Gehäuse der Steckverbindungselemente durch eine Relativdrehung miteinander in Verbindung
gebracht werden. Alternativ können die beiden Gehäuse zunächst durch eine lineare
Verschiebung zusammengefügt werden und dann durch eine gegenseitige Verschwenkbewegung
in eine Endlage gebracht werden, nach der die Kontakte der elektrischen Steckverbindungselemente
aufeinander zu liegen kommen. Erfindungswesentlich ist dabei, daß die Enden der Adern
direkt als Kontaktelemente zur unmittelbaren Anlage an zugeordnete Kontaktelemente
des komplementären Steckverbindungselements dienen.
[0018] Natürlich kann das komplementäre Steckverbindungselement auch in erfindungsgemäßer
Weise ausgebildet sein, d.h. die Kontaktelemente sind durch die Adern selbst gebildet.
[0019] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend und anhand der beiliegenden
Beispiele näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in Fig.1 einen Längsschnitt durch
eine elektrische Steckverbindung mit einem erfindungsgemäßen Steckverbindungselement
und Fig. 2 eine herkömmliche elektrische Steckverbindung.
[0020] Eine herkömmliche elektrische Steckverbindung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist,
umfaßt zwei Steckverbindungselemente 60 und 70, die miteinander zusammengefügt sind.
Das Steckverbindungselement 60 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 62, das im Querschnitt
etwa U-profilförmig ausgebildet ist. Koaxial in dem Gehäuse 62 ist ein Kontaktstift
64 aufgenommen, der in einen Hohlraum vorspringt. Das Gehäuse 62 ist vorliegend Element
eines nicht näher dargestellten Gerätes und an diesem befestigt. Der Kontaktstift
64 erstreckt sich in das Gerät selbst hinein und stellt eine elektrische Verbindung
zu einem weiteren elektrischen Leiter dar.
[0021] Ein Gehäuse 72 des zweiten elektrischen Steckverbindungselementes 70 ist komplementär
zum Gehäuse 62 ausgebildet und kann in bzw. auf diesem verschoben werden. Das elektrische
Steckverbindungselement 70 umfaßt neben dem Gehäuse 72 eine Leitung 74 mit einer elektrischen
Ader. Das Ende dieser Leitung 74 ist abisoliert, und ein separates Kontaktteil 76
ist daran befestigt. Das separate Kontaktteil besteht vollständig aus Metall und weist
an seinem vorderen Ende eine maulartige Öffnung 78 auf, in die der Kontaktstift 64
beim Zusammenfügen der beiden Gehäuse 62 und 72 zur Bildung einer elektrischen Verbindung
hineinverschoben werden kann. Beim Hineinverschieben des Kontaktstiftes 64 in die
maulartige Öffnung 78 wird dieses leicht auseinander gedrückt.
[0022] Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung
vermeidet nun in vorteilhafter Weise das separate Kontaktteil 76 einer herkömmlichen
Steckverbindung gemäß Fig. 2. Das in Fig. 1 dargestellte elektrische Steckverbindungselement
10 soll dernjenigen mit Bezugsziffer 60 aus Fig. 2 entsprechen. Insofern ist ein an
einem Gerät befestigtes Gehäuse 12 mit im wesentlichen U-profilförmigen Querschnitt
vorgesehen, in dem ein Kontaktstift 14 aufgenommen ist.
[0023] Mit dem elektrischen Steckverbindungselement 10 ist ein Steckverbindungselement 20
zu verbinden, das in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet ist. Dieses Steckverbindungselement
20 umfaßt ein Kabel, das in ein Gehäuse 22 eingeführt und von diesem umschlossen ist.
Das Gehäuse 22 ist insbesondere an das Kabel angeformt und besteht aus Kunststoff.
[0024] Ein abisoliertes Ende des Kabels, das die Ader 26 freigibt, ist zum einen verzinnt,
zum anderen ist es derart verformt, daß eine möglichst große Kontaktierungsoberfläche
mit dem Kontaktstift 14 des komplementären Steckverbindungselements gebildet werden
kann. Im Gehäuse 22 ist eine Ausnehmung 23 vorgesehen, in die der Kontaktstift 14
beim Zusammenführen der beiden Gehäuse 22 und 12 verschoben wird. Das Ende der Ader
26 ist nun derart im Gehäuse angeordnet, daß es einerseits an einer Gehäuseinnenwand
21 anliegt, andererseits von der Ausnehmung 23 zugänglich ist. Beim Zusammenführen
der beiden Gehäuseteile 12 und 22 wird der Kontaktstift 14 in die Ausnehmung 23 verschoben
und kommt dabei an dem behandelten Ende der Ader 26 zur Anlage.
[0025] Dabei sind die beiden Gehäuse 22 und 12 derart komplementär zueinander ausgebildet,
daß sie formschlüssig ineinander verschoben werden können und zwar soweit, bis der
Kontaktstift 14 eine signifikante Anlage mit dem Ende 28 der Ader 26 erreicht.
[0026] Durch die geeignete Ausbildung des Gehäuses 26 und die feste Anlage des Kontaktstifts
14 an das Ende der Ader 26 ist eine gasdichte und bewegungsfreie elektrische Verbindung
hergestellt, die sich durch ihre Funktionssicherheit auszeichnet. Nicht dargestellt,
können die beiden Gehäuse 22 und 12 durch eine Rastverbindung verrastet sein, so daß
das Lösen der wiederlösbaren Verbindung erst über einen Widerstand möglich ist. Damit
wird ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung vermieden.
[0027] Eine alternative Ausführungsform der Erfindung - nicht dargestellt in Fig. 1 - ist
dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zu verbindenden Gehäuse - also die Kupplung
- so ausgebildet sind, daß beim Zusammenführen der Gehäuse das Ende 28 der Ader 26
nicht mit dem Kontaktstift 14 in Berührung kommt. Erst durch eine Relativbewegung
(Verschwenkung, Verdrehung) nach dem im wesentlichen vollständigen Zusammenführen
der beiden Gehäuseteile 12 und 22 werden die Enden 28 der Adern 16 gleitfrei aufeinander
zur Anlage gebracht. Mit dieser Vorgehensweise vermeidet man eine durch Reibung hervorgerufene
Beschädigung der Leiteroberflächen.
[0028] Natürlich kann die Erfindung auch auf Verbindungselemente mit einer Vielzahl von
Adern angewendet werden. Vorliegend ist in Fig. 1 zur besseren Übersichtlichkeit nur
eine elektrische Verbindung dargestellt. Im Übrigen liegt die Ausgestaltung der Gehäuse
im Gestaltungsbereich eines Konstrukteurs und kann von Anwendungsfall bestimmt werden.
1. Elektrisches Steckverbindungselement, welches unter Verwendung eines komplementären
Steckverbindungselements eine wiederlösbare elektrische Steckverbindung ermöglicht,
mit einem Gehäuse (22) und einem in das Gehäuse hineingeführten und in diesem gehaltenen
Kabel (24) mit zumindest einer von einer Isolierung umgebenen Ader (26), wobei jedes
in dem Gehäuse (22) befindliche Ende (28) der Adern (26) abisoliert ist und als Kontaktelement
zur unmittelbaren Anlage an zugeordnete Kontaktelemente des komplementären Steckverbindungselements
dient, wobei die Enden (28) der Adern (26) derart in dem Gehäuse (22) aufgenommen
oder eingebettet sind, daß bei mit dem komplementären Steckverbindungselement verbundenem
Zustand eine bewegungsfreie Verbindung zwischen den Enden (28) der Adern (26) und
den zugeordneten Kontaktelementen des komplementären Steckverbindungselements durchführbar
ist und die Enden (28) der Adern (26) mit dem jeweils zugeordneten Kontaktelement
des komplementären Steckverbindungselements in Klemm- oder Pressanlage kommen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (22) mit den abisolierten Enden (28) der Adern (26) derart ausgebildet
ist, daß eine im wesentlichen gleitreibungsfreie Kontaktierung beim Zusammenfügen
mit dem komplementären Steckverbindungselement ermöglicht ist.
2. Elektrisches Steckverbindungselement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Enden (28) der Adern (26) form- und/oder oberflächenbehandelt sind.
3. Elektrisches Steckverbindungselement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Rastelement am Gehäuse (22) vorgesehen ist, welches mit einem Gegenelement
am kompementären Steckverbindungselement zu einer Rastverbindung zusammenwirkt.
4. Elektrisches Steckverbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (22) an das Kabel (24) angeformt oder angegossen ist.
5. Elektrisches Steckverbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse aus Kunststoff besteht.
6. Elektrisches Steckverbindungssystem mit wenigstens einem ersten elektrischen Steckverbindungselement
nach einem der Ansprüche 1 bis 5, und einem komplementär zu dem ersten elektrischen
Steckverbindungselement ausgebildeten zweiten Steckverbindungselement mit einem Gehäuse
(12) sowie einer der Anzahl der Adern (26) entsprechenden Anzahl von Kontaktelementen
(14), wobei die ersten und zweiten Gehäuse (22, 12) derart ausgebildet sind, daß eine
bewegungsfreie Verbindung zwischen den Enden (28) der Adern (26) und den zugeordneten
Kontaktelementen des komplementären Steckverbindungselements gegeben ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Gehäuse (22, 12) derart ausgebildet sind, daß sich beim
Zusammenführen der beiden Steckverbindungselemente (20, 10) die Enden (28) der Adern
(26) und die Kontaktelemente (14) nicht berühren,
und daß
die ersten und zweiten Gehäuse ( 22, 12) miteinander zusammenwirkende Gehäuseelemente
derart aufweisen, daß nach dem im wesentlichen vollständigen Zusammenführen der beiden
Gehäuse (22, 12) die einander zugeordneten Enden (26) der Adern (28) und Kontaktelemente
durch eine weitere Relativbewegung gleitreibungsfrei und endlagenmäßig miteinander
in Klemm- oder Pressanlage bringbar sind.