[0001] Die Erfindung betrifft eine Kontakthülse in Form eines Hohlzylinders mit einer Mantelfläche
und einer Mittellängsachse für einen elektrischen Steckverbinder zum Herstellen eines
elektrischen Kontaktes mit einem Gegensteckverbinder, wobei die Kontakthülse an deren
Mantelfläche mindestens zwei Paar Kontaktfederlamellen aufweist, wobei jedes Paar
Kontaktfederlamellen an der Kontakthülse radial gegenüberliegend angeordnet ist, wobei
jede Kontaktfederlamelle eine radiale Erhebung aufweisen, welche eine elektrische
Kontaktfläche ausbildet, wobei die Erhebungen eines Paares gegenüberliegender Kontaktfederlamellen
in axialer Richtung bezüglich der Kontakthülse an derselben Stelle derart angeordnet
sind, dass deren Kontaktflächen auf einer Geraden liegen, die die Mittellängsachse
der Kontakthülse senkrecht schneidet, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Steckverbinder, insbesondere Koaxial-Steckverbinder, dienen der lösbaren Verbindung
von Koaxialkabeln. Koaxial-Steckverbinder sind wie Koaxialkabel koaxial ausgeführt,
damit sie die Vorteile der Koaxialkabel aufweisen, nämlich geringe elektromagnetische
Beeinflussung und Abstrahlung sowie gute elektrische Abschirmung sowie eine Impedanz,
die derjenigen des angeschlossenen Koaxialkabels entspricht, um Reflexionen an der
Übergangsstelle zwischen Koaxial- Steckverbinder und Koaxialkabel zu vermeiden. Unter
einem Koaxialkabel, kurz auch Koaxialkabel, wird dabei ein zweipoliges Kabel mit konzentrischem
Aufbau verstanden, das einen Innenleiter (auch Seele genannt) aufweist, der in konstantem
Abstand von einem hohlzylindrischen Außenleiter umgeben ist. Der Außenleiter schirmt
den Innenleiter vor elektromagnetischer Störstrahlung ab. In dem Zwischenraum zwischen
dem Innenleiter und dem Außenleiter ist ein Isolator oder Dielektrikum angeordnet.
[0003] Koaxial-Steckverbinder sind dazu ausgebildet, einen vorbestimmten Wellenwiderstand,
z. B. vom 50 Ω, bereitzustellen, um eine reflexionsfreie Übertragung von HF-Signalen
zu gewährleisten. Der Wellenwiderstand eines Koaxial-Steckverbinders hängt u. a. von
dem Verhältnis des Innendurchmessers des Außenleiters und dem Durchmesser des Innenleiters
ab. Eine elektrische Anbindung eines Koaxialkabels an einen Koaxial-Steckverbinder
erfordert daher an die jeweiligen Innendurchmesser und Außendurchmesser des Koaxialkabels
angepasste Koaxial-Steckverbinder.
[0004] Aus der
US 4 550 972 A ist ein buchsenförmiges Stanzbiegeteil als Kontaktbuchse zum Zusammenstecken mit
einem Kontaktstift (contact pin) an einem steckseitigen Ende bekannt. wobei die Kontaktbuchse
einen zylindrischen Abschnitt zwischen zwei Ringen aufweist. Dieser zylindrische Abschnitt
setzt sich zusammen aus mehreren Paaren von sich in axialer Richtung erstreckenden
Kontaktfederlamellen (beams). Jede Kontaktfederlamelle weist eine sich einwärts erhebende,
sphärische Kontaktfläche (spherical contact boss) auf. Die Kontaktflächen eines gegenüberliegenden
Paares von Kontaktfederlamellen sind in gleichem Abstand vom steckseitigen Ende angeordnet
wobei die Kontaktflächen auf den Kontaktfederlamellen beide um eine etwas größere
Distanz von dem steckseitigen Ende angeordnet sind.
[0005] Die Druckschrift
DE 20 2015 006 807 U1 betrifft ein Kontaktlamellenteil sowie einen Steckverbinder mit Kontaktlamellenteil.
Das Kontaktlamellenteil weist eine Mehrzahl von etwa parallel nebeneinander verlaufenden
Kontaktlamellen auf, die sich jeweils zwischen einem ersten Verbindungskörper in Form
eines Trägerstreifens und einem zweiten Verbindungskörper in Form eines Trägerstreifens
erstrecken. Die Kontaktlamellen erstrecken sich jeweils stegartig in einer Längsrichtung
L, während sich die einteilig damit gebildeten Verbindungskörper etwa senkrecht dazu
in der Querrichtung erstrecken. Die Querrichtung und die Längsrichtung spannen eine
Lamellenebene auf, die der Papierebene entspricht. Durch ringförmiges Aufrollen der
Trägerstreifen mit den dazwischen verlaufenden Kontaktlamellen wird ein gerader Lamellenkäfig
gebildet. Jede Kontaktlamelle weist eine Kontaktzone zum Kontaktieren jeweils zweier
Kontaktelemente auf. Die Kontaktzonen jeweils zweier benachbarter Kontaktlamellen
sind in der Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Hierdurch ergibt sich insgesamt
eine alternierende Anordnung von Kontaktzonen in der Erstreckungsrichtung der Verbindungskörper.
[0006] Die Druckschrift
US 8 821 170 B1 zeigt eine elektrische Kontaktbuchse mit Kontaktfederlamellen, die jeweils als elektrischer
Kontakt dienende Knickbereiche 2 aufweisen. Die Knickbereiche benachbarter Kontaktfederlamellen
sind in axialer Richtung voneinander beabstandet.
[0007] Die Druckschrift
US 5 667 413 A betrifft eine elektrische Kontaktbuchse mit einem Kontaktkäfig, welcher mehrere Kontaktfederlamellen
aufweist. Jede Kontaktfederlamelle weist einen Kontaktpunkt auf, welcher von einem
gebogenen und sich dadurch radial einwärts erhebenden Teil der Federlamelle selbst
ausgebildet ist. Die Kontaktpunkte von benachbarten Kontaktfederlamellen sind in Längsrichtung
relativ zueinander beabstandet.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontakthülse hinsichtlich der manuellen
Handhabung beim Stecken mit einem Gegensteckverbinder zu verbessern.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontakthülse der o. g. Art mit den
in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
[0010] Dazu ist es bei einer Kontakthülse der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass
die axiale Versatzlänge zwischen den Erhebungen axial benachbarter Paare von Kataktfederlamellen
0,1 mm bis 0,3 mm beträgt und dass die Kontaktflächen rechteckig ausgebildet sind
und sich rechtwinklig zur Mittellängsachse erstrecken.
[0011] Dies hat den Vorteil, dass beim Einstecken der Kontakthülse in einen Gegenstecker
in axialer Richtung die Erhebungen erst nacheinander den Gegenstecker mechanisch und
elektrisch kontaktieren, so dass Steckkräfte reduziert sind, wobei eine Abstufung
der Steckkraft beim Einstecken der Kontakthülse in einen Gegenstecker erzielt wird.
[0012] Zum entsprechenden elektrischen und mechanischen Kontaktieren des Gegensteckers radial
innen oder außen bezüglich der Kontakthülse erheben sich die Erhebungen radial nach
innen und/oder außen über die Kontakthülse bzw. über die Mantelwandung hinaus.
[0013] Eine besonders gute Reduzierung der Steckkräfte bei gleichzeitig vielen elektrischen
Kontaktflächen erzielt man dadurch, dass drei Paar Kontaktfederlamellen mit jeweiligen
Erhebungen an der Kontakthülse ausgebildet sind, wobei die Erhebungen eines jeden
Paares zu den Erhebungen aller anderen Paare relativ in axialer Richtung versetzt
angeordnet ist.
[0014] Eine besonders einfach herzustellende Kontakthülse erzielt man dadurch, dass die
Kontaktfederlamellen durch in Umfangsrichtung voneinander beabstandete angeordnete
Ausnehmungen in der Kontakthülse bzw. der Mantelwandung der Kontakthülse ausgebildet
sind.
[0015] Besonders stabile und mechanisch widerstandsfähige Kontaktfederlamellen mit gleichzeitig
hohen Federkräften für einen guten elektrischen Kontakt mit hoher Kontaktkraft erzielt
man dadurch, dass die Kontaktfederlamellen an beiden axialen Enden formschlüssig mit
der Kontakthülse bzw. mit der Mantelwandung der Kontakthülse verbunden sind.
[0016] Eine Kontaktfläche mit geringen mechanischen Spannungen beim Einfedern der Kontaktfederlamellen
erzielt man dadurch, dass die Erhebungen bogenförmig ausgebildet sind.
[0017] Eine besonders vorteilhafte Abstufung der Steckkraft beim Einstecken der Kontakthülse
in einen Gegenstecker erzielt man dadurch, dass die axiale Versatzlänge zwischen den
Erhebungen verschiedener bzw. axial benachbarter Paare von Kontaktfederlamellen 0,2
mm, bzw. ein Vielfaches hiervon beträgt.
[0018] Eine symmetrische Anordnung der Kontaktfederlamellen an der Kontakthülse erzielt
man dadurch, dass n, mit n ≥ 2, Paare von Kontaktfederlamellen an der Kontakthülse
ausgebildet sind, wobei die Kontaktfederlamellen in Umfangsrichtung um einen Winkel
von 360 (2*n) voneinander beabstandet sind.
[0019] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt
in
- Fig. 1
- eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontakthülse in Seitenansicht;
- Fig. 2
- die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontakthülse gemäß Fig. 1 in
perspektivischer Ansicht;
- Fig. 3
- die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontakthülse gemäß Fig. 1 in
Seitenansicht vor einem Einstecken in einen Gegensteckverbinder;
- Fig. 4
- die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontakthülse gemäß Fig. 1 in
Seitenansicht bei dem Einstecken in einen Gegensteckverbinder in einem ersten teilgesteckten
Zustand;
- Fig. 5
- die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontakthülse gemäß Fig. 1 in
Seitenansicht bei dem Einstecken in einen Gegensteckverbinder in einem zweiten teilgesteckten
Zustand und
- Fig. 6
- die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontakthülse gemäß Fig. 1 in
Seitenansicht bei dem Einstecken in einen Gegensteckverbinder in einem vollständig
gesteckten Zustand.
[0020] Die in Fig. 1 und 2 dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Kontakthülse 10 ist in der Form eines Hohlzylinders mit Mantelwandung 12 und einer
Mittellängsachse 14 ausgebildet. Durch in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander
beabstandete Ausnehmungen 16 sind drei Paare von Kontaktfederlamellen 18 ausgebildet,
wobei jeweils die beiden Kontaktfederlamellen 18 eines Paares radial gegenüberliegend
an der Mantelwandung 12 angeordnet sind. Jede Kontaktfederlamelle 18 erstreckt sich
in axialer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Mittellängsachse 14. Jeweilige
axiale Enden einer jeden Kontaktfederlamelle 18 sind formschlüssig mit der Mantelwandung
12 der Kontakthülse 10 ausgebildet.
[0021] Jede Kontaktfederlamelle 18 weist eine radiale Erhebung 20 auf die bogenförmig ausgebildet
ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragen die Erhebung radial nach außen
über die Mantelwandung 12 der Kontakthülse 10 hinaus. Jede radiale Erhebung bildet
an deren höchsten Stelle eine Kontaktfläche 22 aus (mit gestrichelten Linien angedeutet),
welche zum elektrischen und mechanischen Kontaktieren eines Gegensteckverbinders ausgebildet
ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktflächen 22 rechteckig
ausgebildet und erstrecken sich im Wesentlichen rechtwinklig zur Mittellängsachse
14. Die Erhebungen eines Paares von radial gegenüberliegenden Kontaktfederlamelle
18 befinden sich auf einer Geraden 24, welche die Mittellängsachse 14 in einem rechten
Winkel schneidet.
[0022] Die Erhebungen 20 bzw. Kontaktflächen 22 verschiedener Paare von Kontaktfederlamellen
18 sind in axialer Richtung bezüglich der Kontakthülse 10 um eine vorbestimmte axiale
Versatzlänge 26 voneinander beabstandet bzw. versetzt. In dem vorliegenden Beispiel
gemäß der Fig. 1 und 2 sind drei Paare von Kontaktfederlamellen 18 an der Kontakthülse
10 angeordnet und die jeweiligen Kontaktflächen 22 sind um die axiale Versatzlänge
26 voneinander axial beabstandet. Diese axiale Versatzlänge 26 erstreckt sich im Wesentlichen
parallel zu der Mittellängsachse 14.
[0023] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kontakthülse 10 als Stanz-Biegeteil
ausgebildet und weist dementsprechend einen Fügeschlitz 28 auf. Weiterhin ist die
Kontakthülse 10 aus einem elektrisch leitfähigen und federelastischen Werkstoff hergestellt,
so dass die Kontaktfederlamellen 18 elastisch federnd auslenkbar sind. Beim Einstecken
der Kontakthülse 10, wie in den Fig. 3 bis 6 dargestellt, kontaktieren die Kontaktflächen
22 der Erhebungen 20 eine Innenfläche 30 (Fig. 3) eines Gegensteckverbinders 32 (Fig.
3) derart, dass die entsprechend zu der Erhebungen 20 gehörende Kontaktfederlamelle
18 federelastisch radial nach innen ausgelenkt wird. Die sich hierdurch ergebende
Rückstellkraft der Kontaktfederlamelle 18 erzeugt dementsprechend eine Kontaktkraft,
mit der die Kontaktfläche 2 gegen die Innenseite 30 des Gegensteckverbinders 32 gedrückt
wird, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktfederlamelle 18 und der
Innenseite 30 des Gegensteckverbinders 32 mit Kontaktkraft und Kontaktfläche 22 ausgebildet
ist. Ein entsprechender Kontaktdruck ergibt sich dann aus dem Quotienten aus Kontaktkraft
zu Kontaktfläche 22.
[0024] Beim Einstecken der Kontakthülse 10 in den Gegensteckverbinder 32 werden also die
Kontaktfederlamellen 18 radial nach innen ausgelenkt, was zu einer entsprechenden
notwendigen Steckkraft führt, die beim Einstecken der Kontakthülse 10 in den Gegensteckverbinder
32 überwunden werden muss. Da erfindungsgemäß die Erhebungen 20 axial versetzt zueinander
angeordnet sind, ist diese notwendige Steckkraft reduziert.
[0025] Der Steckvorgang wird nachfolgend anhand der Fig. 3 bis 6 erläutert. Die Fig. 3 zeigt
die erfindungsgemäße Kontakthülse 10 mit einem entsprechenden Gegensteckverbinder
32 unmittelbar vor dem Zusammenstecken. Kontakthülse 10 und Gegensteckverbinder 32
sind mit deren jeweiligen Längsachsen fluchten ausgerichtet und werden zum Stecken
axial in Pfeilrichtung 36 aufeinander zu bewegt.
[0026] In Fig. 4 ist der erste mechanische Kontakt zwischen Kontakthülse 10 und Gegensteckverbinder
32 dargestellt. Hierbei kontaktieren die Erhebungen 20 eines ersten Paares von Kontaktfederlamellen
18 die Innenfläche 30 des Gegensteckverbinders 32, wie mit Pfeilen 34 gekennzeichnet,
wobei gleichzeitig die Erhebungen 20 der anderen beiden Paare von Kontaktfederlamellen
18 noch axial von der Innenfläche 30 des Gegensteckverbinders 32 beabstandet sind,
so dass diese noch keinen mechanischen Kontakt zum Gegensteckverbinder 32 haben. Dementsprechend
müssen beim Einstecken nur die Kontaktfederlamellen 18 des ersten Paares von Kontaktfederlamellen
18 radial nach innen ausgelenkt werden, was dementsprechend eine geringere Kraft erfordert,
als wenn alle Kontaktfederlamellen 18 aller Paare von Kontaktfederlamellen 18 gleichzeitig
radial nach innen ausgelenkt werden müssten.
[0027] In Fig. 5 sind die Kontaktfederlamellen 18 des ersten Paares von Kontaktfederlamellen
18 bereits vollständig radial nach innen ausgelenkt und die Erhebungen 20 eines zweiten
Paares von Kontaktfederlamellen 18 kontaktieren mechanisch die Innenfläche 30 des
Gegensteckverbinders 32, wie mit Pfeil 38 gekennzeichnet. Dementsprechend müssen beim
weiteren Einstecken der Kontakthülse 10 in den Gegensteckverbinder 32 nur die Kontaktfederlamellen
18 des zweiten Paares von Kontaktfederlamellen 18 radial nach innen ausgelenkt werden.
Gleichzeitig sind die Erhebungen 20 des verbleibenden dritten Paares von Kontaktfederlamellen
18 noch axial von der Innenfläche 30 des Gegensteckverbinders 32 beabstandet, so dass
diese noch keinen mechanischen Kontakt zum Gegensteckverbinder 32 haben. Die Kontaktfederlamellen
18 des ersten Paares von Kontaktfederlamellen 18 tragen nur noch mit einem Reibungswiderstand
zur Steckkraft bei, so dass insgesamt die Steckkraft auch in diesem Stadium des Zusammensteckens
kleiner ist, als wenn alle Kontaktfederlamellen 18 aller Paare von Kontaktfederlamellen
18 gleichzeitig radial nach innen ausgelenkt werden müssten.
[0028] In Fig. 6 sind nun auch die Kontaktfederlamellen 18 des zweiten Paares von Kontaktfederlamellen
18 bereits vollständig radial nach innen ausgelenkt und die Erhebungen 20 des dritten
Paares von Kontaktfederlamellen 18 kontaktieren nun mechanisch die Innenfläche 30
des Gegensteckverbinders 32, wie mit Pfeil 40 gekennzeichnet. Die Kontaktfederlamellen
18 des zweiten Paares von Kontaktfederlamellen 18 tragen nun ebenso wie die Kontaktfederlamellen
18 des ersten Paares von Kontaktfederlamellen 18 nur noch mit einem Reibungswiederstand
zur Steckkraft bei. In diesem Stadium des Zusammensteckens müssen dementsprechend
nur die Kontaktfederlamellen 18 des dritten Paares von Kontaktfederlamellen 18 radial
nach innen ausgelenkt werden. Weiterhin ist insgesamt die Steckkraft auch in diesem
Stadium des Zusammensteckens kleiner, als wenn alle Kontaktfederlamellen 18 aller
Paare von Kontaktfederlamellen 18 gleichzeitig radial nach innen ausgelenkt werden
müssten.
[0029] Im Ergebnis ergibt sich somit durch die axial versetzte Anordnung der Erhebungen
20 der Paare von Kontaktfederlamellen 18 über den gesamten axialen Steckweg eine reduzierte
Steckkraft im Vergleich zu einem Steckvorgang, bei dem alle Kontaktfederlamellen 18
aller Paare von Kontaktfederlamellen 18 gleichzeitig radial nach innen ausgelenkt
werden müssen.
[0030] Die vorbestimmte axiale Versatzlänge 26 beträgt beispielsweise 0,1 mm bis 0,3 mm.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die axiale Versatzlänge 26 einen Wert
von 0,2 mm.
1. Kontakthülse (10) in Form eines Hohlzylinders mit einer Mantelwandung (12) und einer
Mittellängsachse (14) für einen elektrischen Steckverbinder zum Herstellen eines elektrischen
Kontaktes mit einem Gegensteckverbinder (32), wobei die Kontakthülse (10) an deren
Mantelwandung (12) mindestens zwei Paar Kontaktfederlamellen (18) aufweist, wobei
die Kontaktfederlamellen (18) eines Paares an der Kontakthülse (10) radial gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei jede Kontaktfederlamelle (18) eine radiale Erhebung (20) aufweisen,
welche eine elektrische Kontaktfläche (22) ausbildet, wobei die Erhebungen (20) eines
Paares gegenüberliegender Kontaktfederlamellen (18) in axialer Richtung bezüglich
der Kontakthülse (10) an derselben Stelle derart angeordnet sind, dass deren Kontaktflächen
(22) auf einer Geraden (24) liegen, die die Mittellängsachse (14) der Kontakthülse
(10) senkrecht schneidet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (20) von mindestens einem ersten Paar von Kontaktfederlamellen (18)
relativ zu den Erhebungen (20) von mindestens einem zweiten Paar von Kontaktfederlamellen
(18) in axialer Richtung bezüglich der Kontakthülse (10) um eine vorbestimmte axiale
Versatzlänge (26) versetzt angeordnet sind, wobei sich die Erhebungen (20) radial
nach außen über die Kontakthülse (10) erheben.
2. Kontakthülse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Paar Kontaktfederlamellen (18) mit jeweiligen Erhebungen (20) an der Kontakthülse
(10) ausgebildet sind, wobei die Erhebungen (20) eines jeden Paares relativ zu den
Erhebungen (20) aller anderen Paare in axialer Richtung versetzt angeordnet ist.
3. Kontakthülse (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfederlamellen (18) durch in Umfangsrichtung voneinander beabstandete angeordnete
Ausnehmungen (16) in der Kontakthülse (10) ausgebildet sind.
4. Kontakthülse (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfederlamellen (18) an beiden axialen Enden formschlüssig mit der Kontakthülse
(10) verbunden sind.
5. Kontakthülse (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (20) bogenförmig ausgebildet sind.
6. Kontakthülse (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Versatzlänge (26) zwischen den Erhebungen (20) axial benachbarter Paare
von Kontaktfederlamellen (18) 0,1 mm bis 0,3 mm, insbesondere 0,2 mm, beträgt.
7. Kontakthülse (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n, mit n > 2, Paare von Kontaktfederlamellen (18) an der Kontakthülse (10) ausgebildet
sind, wobei die Kontaktfederlamellen (18) in Umfangsrichtung um einen Winkel von 360
(2*n) voneinander beabstandet sind.