GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung aus einem elektrischen
Steckverbinder mit einem Außenleiterkontaktelement und einem zugehörigen elektrischen
Gegensteckverbinder mit einem Außenleitergegenkontaktelement gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
TECHNISCHER HINTERGRUND
[0002] Elektrische Steckverbindungen aus einem elektrischen Steckverbinder und einem zugehörigen
Gegensteckverbinder kommen zum trennbaren Übertragen von Datensignalen und/oder von
elektrischen Versorgungsspannungen zum Einsatz. Um ein Ein-und Auskoppeln von elektromagnetischen
Strahlungen in die bzw. aus der Steckverbindung zu verhindern, sind Steckverbindungen
typischerweise geschirmt ausgeführt. Insbesondere bei der Übertragung von hochfrequenten
bis höchstfrequenten Signalen sind an die Schirmung besonders hohe Anforderungen gestellt.
Die Außerleiterkontaktierung zwischen dem Außenleiterkontaktelement des Steckverbinders
und dem Außenleitergegenkontaktelement des Gegensteckverbinders erfolgt hierbei selten
über eine Radialkontaktierung, da die Punktkontaktierung der einzelnen hierfür erforderlichen
Federlaschen eines Außenleiterkontaktelements keinen umlaufenden Außenleiterkontakt
ermöglichen. Vielmehr wird in diesen Anwendungsfeldern meistens eine Stirnkontaktierung
zwischen den ebenen und planparallelen Kontaktflächen des Außenleiterkontaktelements
und des Außenleitergegenkontaktelements benutzt.
[0003] Während die Fig. 1A in einer Längsschnittdarstellung einen Steckvorgang zwischen
einem Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder darstellt, ergibt sich aus der
Längsschnittdarstellung der Fig. 1B eine Stirnkontaktierung zwischen dem Außenleiterkontaktelement
und dem Außenleitergegenkontaktelement im gesteckten Zustand. Die Stirnkontaktierung
ermöglicht idealerweise einen Flächenkontakt, der relativ zur Längsachse der Steckverbindung
umlaufend geschlossen ist und eine optimale Schirmung an der elektrischen und mechanischen
Schnittstelle zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder ermöglicht.
[0004] Eine zuverlässige Stirnkontaktierung erfordert üblicherweise einen vergleichsweisen
hohen axialen Kontaktdruck. Ist der axiale Kontaktdruck dagegen nicht ausreichend,
so kann es, wie es in Fig. 1C dargestellt ist, zu einem Verkippen zwischen dem Außenleiterkontaktelement
und dem zugehörigen Au-ßenleitergegenkontaktelement kommen. Das Verkippen wird ermöglicht,
da für den Steckvorgang ein gewisses Spiel zwischen dem Innendurchmesser des Außenleiterkontaktelements
des Steckverbinders und dem Außendurchmesser des Außenleitergegenkontaktelements des
Gegensteckverbinders erforderlich ist.
[0005] Der beabsichtige umlaufende Flächenkontakt geht in dem unerwünschten, verkippten
Zustand der gesteckten Steckverbindung somit in einen einseitigen Punktkontakt über,
so dass sich die Schirmung und somit die Hochfrequenzübertragungscharakteristik verschlechtert.
Darüber hinaus kann der einseitige Punktkontakt auch nicht stabil ausgeprägt sein,
sondern zeitveränderlich sein und somit das Erzeugen von unerwünschter
passiver
Inter
modulation (PIM) begünstigen.
[0006] Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0007] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
elektrische Steckverbindung anzugeben, die auch in einem verkippten Zustand zwischen
dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder einen sicheren umlaufenden Kontakt
zwischen dem Außenleiterkontaktelement und dem Außenleitergegenkontaktelement ermöglicht.
[0008] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Steckverbindung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0009] Demgemäß ist vorgesehen:
Eine elektrische Steckverbindung aus
- einem elektrischen Steckverbinder und
- einem zugehörigen elektrischen Gegensteckverbinder,
- wobei der Steckverbinder ein Außenleiterkontaktelement und
- der Gegensteckverbinder ein Außenleitergegenkontaktelement aufweisen,
- wobei in einem steckseitigen Endbereich des Außenleiterkontaktelements eine zu einer
Längsachse des Steckverbinders rotationssymmetrische Innenfläche mit einem Innendurchmesser
ausgebildet ist, der sich in einer zu einer Steckrichtung des Steckverbinders entgegengesetzten
Richtung verjüngt, und
- in einem steckseitigen Endbereich des Außenleitergegenkontaktelements eine zu einer
Längsachse des Gegensteckverbinders rotationssymmetrische Außenfläche mit einem Außendurchmesser
ausgebildet ist, der sich in einer Steckrichtung des Gegensteckverbinders verjüngt,
- wobei sich die Innenfläche und die Außenfläche einzig auf einer Kreislinie kontaktieren.
[0010] Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis/Idee besteht darin, im
Kontaktierungsbereich des Außenleiterkontaktelements eine Innenfläche auszubilden,
deren Innendurchmesser sich in der zur Steckrichtung des Steckverbinders entgegengesetzten
Richtung verjüngt, und im Kontaktierungsbereich des Außenleitergegenkontaktelements
eine Außenfläche auszubilden, deren Außendurchmesser sich in der Steckrichtung des
Gegensteckverbinders verjüngt. Auf diese Weise lässt sich an der Innenfläche des Außenleiterkontaktelements
eine Kontaktkraft mit einer axialen Kraftkomponente und einer radialen bzw. lateralen
Kraftkomponente relativ zur Längsachse des Steckverbinders und an der Außenfläche
des Außenleitergegenkontaktelements eine Kontaktkraft mit einer axialen Kraftkomponente
und einer radialen bzw. lateralen Kraftkomponente relativ zur Längsachse des Gegensteckverbinders
verwirklichen.
[0011] Die Erfindung eignet sich insbesondere (aber nicht ausschließlich) zur Verwendung
mit einer Steckverbindung, bei der ein mechanisches Spiel vorhanden ist, beispielsweise
durch Herstellungstoleranzen, das ein Verkippen der Steckpartner im gesteckten Zustand
zulässt.
[0012] Die rotationssymmetrische Innenfläche ist vorzugsweise eine vollständig zusammenhängende
Fläche und im Rahmen der Erfindung in der Regel nicht als Verbund mehrerer Einzelflächen
zu verstehen. Selbiges gilt vorzugsweise für die Außenfläche.
[0013] Besonders bevorzugt weist der Steckverbinder einzig die (insbesondere genau eine
zusammenhängende) Innenfläche und der Gegensteckverbinder einzig die (insbesondere
genau eine zusammenhängende) Außenfläche für die elektrische und mechanische Außenleiterkontaktierung
auf.
[0014] Vorzugsweise sind an der elektrischen und mechanischen Außenleiterkontaktierung keine
Kontaktfederlaschen beteiligt.
[0015] Wird außerdem anstelle eines Flächenkontaktes zwischen der Außenfläche und der Innenfläche
ein Linienkontakt, insbesondere ein Kontakt einzig auf einer Kreislinie, verwirklicht,
so lässt sich für jeden Kippwinkel zwischen der Längsachse des Steckverbinders und
der Längsachse des Gegensteckverbinders eine Kreislinie auf der Innenfläche jeweils
mit einer zum Kippwinkel gehörigen Kreislinie auf der Außenfläche in Kontakt bringen.
Somit befindet sich in Abhängigkeit der Größe des Kippwinkels jeweils eine unterschiedliche
Kreislinie auf der Außenfläche mit der Innenfläche in einem kreislinienförmigen Kontakt.
[0016] Eine Kontaktierung auf einer Kreislinie bedingt eine zur Längsachse des Steckverbinders
rotationssymmetrisch ausgebildete Innenfläche des Außenleiterkontaktelements und eine
zur Längsachse des Gegensteckverbinders rotationssymmetrisch ausgebildete Außenfläche
des Außenleitergegenkontaktelements. Die Kreislinie des Kontakts befindet sich auf
der Innenfläche des Außenleiterkontaktelements, wenn der Mittelpunkt der Kreislinie
auf der Längsachse des Steckverbinders zu liegen kommt.
[0017] Liegt keine Verkippung zwischen der Längsachse des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders
vor, d. h. die Längsachsen des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders fluchten
zueinander, so befindet sich die Kreislinie des Kontakts sowohl auf der Innenfläche
des Außenleiterkontaktelements als auch auf der Außenfläche des Außenleitergegenkontaktelements,
wenn der Mittelpunkt der Kreislinie sowohl auf der Längsachse des Steckverbinders
als auch auf der Längsachse des Gegensteckverbinders zu liegen kommt.
[0018] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich die Innenfläche und die Außenfläche
in zumindest einem möglichen Steckzustand der Steckverbindung auf einer Kreislinie
kontaktieren, vorzugsweise in mehreren möglichen Steckzuständen, insbesondere auch
im Falle einer koaxialen Ausrichtung der Längsachsen von Steckverbinder und Gegensteckverbinder.
Besonders bevorzugt kontaktieren sich die Innenfläche und die Außenfläche in allen
möglichen Steckzuständen auf einer Kreislinie.
[0019] Die Orientierung der Kontaktebene, welche durch die kontaktierende Kreislinie der
Kontaktebene aufgespannt ist, ist bei einer Verkippung zwischen der Längsachse des
Steckverbinders und der Längsachse des Gegensteckverbinders um einen Kippwinkel zur
Längsachse des Gegensteckverbinders gekippt. Die Orientierung der Kontaktebene ergibt
sich aus der Orientierung eines Flächenvektors der Kontaktebene durch den Mittelpunkt
der kontaktierenden Kreislinie auf der Außenfläche.
[0020] Es kommt zu einer Kontaktierung zwischen der Innenfläche des Außenleiterkontaktelements
und der Außenfläche des Außenleitergegenkontaktelements, wenn sich der Kontaktierungsbereich
des Außenleiterkontaktelements und des Außenleitergegenkontaktelements jeweils im
steckseitigen Endbereich des Steckverbinders bzw. des Gegensteckverbinders befinden
und das Außenleitergegenkontaktelement am steckseitigen Endbereich des Gegensteckverbinders
in das Außenleiterkontaktelement des Steckverbinders eingefügt ist.
[0021] Die umlaufende Kontaktierung zwischen dem Außenleiterkontaktelement und dem Außenleitergegenkontaktelement
ermöglicht vorteilhaft für eine unterschiedlich große Verkippung zwischen dem Steckverbinder
und dem zugehörige Gegensteckverbinder wie auch für den nicht verkippten Fall eine
umlaufende Schirmung bzw. eine umlaufende Schirmübergabe und damit eine hinsichtlich
der Schirmung optimierte Hochfrequenz-übertragungscharakteristik in der Steckverbindung.
[0022] Außerdem ermöglicht die Linienkontaktierung auf der Kreislinie gegenüber einer flächigen
Kontaktierung einen höheren Kontaktdruck. Auf diese Weise können unerwünschte Abweichungen
in den Kontaktflächen zwischen den Kontaktpartnern bereits mit geringen Kontaktkräften
ausgeglichen werden und somit wirksamer ein umlaufender elektrischer Kontakt zwischen
den Kontaktpartnern erzielt werden.
[0023] Schließlich ermöglicht der Linienkontakt im Vergleich zu einem Flächenkontakt bei
einer Kippbewegung, insbesondere bei einer mehrfach wiederholten Kippbewegung (im
Fall von mehreren Steckzyklen), zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder
ein Abschaben zwischen den Kontaktflächen (so genanntes Scrubbing). Eine auf der Kontaktfläche
im Lauf der Zeit sich bildende Oxidschicht, die den Kontaktwiderstand unerwünscht
erhöht, wird durch die Schabbewegung des Linienkontakts vorteilhaft beseitigt und
hält den Kontaktwiderstand somit gering.
[0024] Tritt ein axialer Versatz zwischen der Längsachse des Steckverbinders und der Längsachse
des Gegensteckverbinder während des Steckvorgangs auf, so ermöglicht die Verjüngung
des Innendurchmessers der Innenfläche des Außenleiterkontaktelement, welche in Steckrichtung
des Gegensteckverbinders ausgebildet ist, eine Zentrierung und somit eine axiale Ausrichtung
des Gegensteckverbinders im Steckverbinder.
[0025] Der Außendurchmesser der Innenfläche des Außenleiterkontaktelements und der Innendurchmesser
der Außenfläche des Au-ßenleitergegenkontaktelements können sich jeweils linear, gekrümmt
oder einfach bzw. mehrfach gestuft verjüngen. Im Fall einer gekrümmten Verjüngung
ist eine Krümmung mit einem konstanten Krümmungsradius oder mit einem veränderlichen
Krümmungsradius denkbar. Die Krümmung kann konvex oder konkav ausgeformt sein. Im
Fall einer linearen Verjüngung des Außen- oder Innendurchmessers liegt eine konisch
geformte Außenfläche bzw. eine konisch geformte Innenfläche vor. Im Fall einer konvex
oder konkav geformten Verjüngung des Außen- oder Innendurchmessers liegt eine konvex
oder konkav gewölbte Außenfläche bzw. eine konvex oder konkav gewölbte Innenfläche
vor. Im Fall einer konvex oder konkav gekrümmten Verjüngung des Innendurchmessers
der Innenfläche oder des Außendurchmessers der Außenfläche mit einem konstanten Krümmungsradius
liegt eine konvex sphärisch bzw. eine konkav sphärische Wölbung der Außenfläche oder
der Innenfläche vor. In allen übrigen Fällen einer Krümmung liegt eine asphärische
Krümmung vor. Auch der Übergang zwischen einer konvexen Krümmung und einer konkaven
Krümmung, d. h. ein S-förmige Krümmung, als ein Sonderfall einer asphärischen Krümmung
ist denkbar.
[0026] Die Außenfläche, deren Außendurchmesser sich verjüngt, und die Innenfläche, deren
Innendurchmesser sich verjüngt, können sich über einen größeren axialen Abschnitt
des Außenleitergegenkontaktelements bzw. des Außenleiterkontaktelements erstrecken.
Alternativ können sich die Außenfläche, deren Außendurchmesser sich verjüngt, und
die Innenfläche, deren Innendurchmesser sich verjüngt, jeweils auch nur im axialen
Abschnitt einer abgerundeten Kante oder einer gefasten Kante ausgebildet sein.
[0027] Verjüngt sich der Außendurchmesser der Außenfläche oder der Innendurchmesser der
Innenfläche jeweils linear, konvex gekrümmt oder konkav gekrümmt, so erfolgt die Verjüngung
kontinuierlich entlang der gesamten axialen Erstreckung der Außenfläche oder der Innenfläche.
Auf diese Weise ist gesichert, dass für jeden technisch sinnvollen Kippwinkel zwischen
der Längsachse des Steckverbinders und der Längsachse des Gegensteckverbinders jeweils
eine Kreislinie auf der Außenfläche eine Kreislinie auf der Innenfläche vollumfänglich
kontaktiert.
[0028] In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich der Innendurchmesser
der Innenfläche und der Außendurchmesser der Außenfläche mit unterschiedlicher Steigung
oder unterschiedlichen Krümmungsradien verjüngen.
[0029] Denkbar ist auch der Fall, dass die Außenfläche oder die Innenfläche jeweils mehrere
axiale Abschnitte aufweisen, deren Innendurchmesser bzw. deren Außendurchmesser sich
jeweils linear mit unterschiedlicher Steigung oder jeweils gekrümmt mit unterschiedlichen
Krümmungsradien verjüngen. Auch sind mehrere axiale Abschnitte der Außenfläche oder
der Innenfläche verwirklichbar, die eine Kombination aus konischer und gekrümmter
Verjüngung des Innen- bzw. Außendurchmessers bilden. In diesen Fällen kann sich am
Übergang zwischen den einzelnen axialen Abschnitten der Außenfläche oder der Innenfläche
jeweils eine umlaufende Kante ausbilden.
[0030] Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass sich der Innendurchmesser der Innenfläche linear oder stufig (einstufig oder
mehrstufig) verjüngt und der Außendurchmesser der Außenfläche gekrümmt verjüngt -
oder umgekehrt. Insbesondere eine Kombination einer nicht gekrümmten bzw. nicht kurvigen
Verjüngung mit einer gekrümmten bzw. kurvigen Verjüngung hat sich als besonders vorteilhaft
herausgestellt.
[0031] Wie bereits obig erwähnt verändert die kontaktierende Kreislinie zwischen der Innenfläche
des Außenleiterkontaktelements und der Außenfläche des Außenleitergegenkontaktelements
ihre Position auf der Außenfläche des Außenleitergegenkontaktelements, wenn sich der
Kippwinkel zwischen der Längsachse des Steckverbinders und der Längsachse des Gegensteckverbinders
ändert. Diese Änderung der Position der kontaktierenden Kreislinie auf der Außenfläche
des Außenleitergegenkontaktelements tritt nur auf, wenn sich der Außendurchmesser
der Außenfläche linear oder gekrümmt verjüngt. Im Fall einer gestuften Verjüngung
des Außendurchmessers der Außenfläche ist eine Änderung der Position der kontaktierenden
Kreislinie auf der Außenfläche des Außenleitergegenkontaktelements nicht möglich.
Die kontaktierende Kreislinie auf der Außenfläche ist in diesem Fall für unterschiedliche
Kippwinkel auf der Außenkante des sich gestuft verjüngenden Außendurchmessers der
Außenfläche positioniert.
[0032] Die Kontaktierung der Innenfläche des Außenleiterkontaktelement und der Außenfläche
des Außenleitergegenkontaktelements auf einer Kreislinie stellt einen Linienkontakt
dar. Unter einem Linienkontakt auf einer Kreislinie ist hierbei und im Folgenden nicht
nur der im idealisierten Fall auftretende linienförmige Kontakt, sondern auch die
durch die Restelastizität des Außenleiterkontaktelements und des Außenleitergegenkontaktelement
bei einem bestimmten Kontaktdruck auftretende Abplattung der kreislinienförmigen Berührung
zwischen dem Außenleiterkontaktelements und dem Außenleitergegenkontaktelement (sogenannte
Flächenpressung oder Hertzsche Pressung) mit abgedeckt.
[0033] Bei dem Außenleiterkontaktelement und dem Außenleitergegenkontaktelement handelt
es sich jeweils um hülsenförmige Kontaktelemente aus einem Werkstoff mit guten mechanischen
und elektrischen Eigenschaften, vorzugsweise aus Messing, Bronze, Stahl oder Edelstahl.
Zur Minimierung des Übergangswiderstandes im Kontaktbereich können das Außenleiterkontaktelement
und das Außenleitergegenkontaktelement mit einem Beschichtungswerkstoff mit einer
guten elektrischen Leitfähigkeit, bevorzugt mit Gold, Silber oder Nickel, insbesondere
im Kontaktierungsbereich beschichtet sein. Alternativ ist aber auch eine blanke Kontaktoberfläche
denkbar.
[0034] Da das Außenleiterkontaktelement und das Außenleitergegenkontaktelement jeweils einen
rotationssymmetrisch ausgeformten Kontaktierungsbereich, d. h. eine rotationssymmetrische
Innenfläche bzw. eine rotationssymmetrische Außenfläche, aufweisen, sind vorzugsweise
auch die Ränder der Außenfläche und die Ränder Innenfläche, insbesondere der innere
Rand der Außenfläche und der Innenfläche rotationssymmetrisch ausgebildet. Insofern
weist die Durchgangsbohrung des Außenleiterkontaktelements und des Außenleitergegenkontaktelements
zur Aufnahme des Innenleiterkontaktelements bzw. des Innenleitergegenkontaktelements
vorzugsweise jeweils ein rundes Querschnittsprofil auf. Somit sind in der runden Durchgangsbohrung
des Außenleiterkontaktelements vorzugsweise ein einziges Innenleiterkontaktelement
zur Ausbildung eines koaxialen Steckverbinders und in der runden Durchgangsbohrung
des Außenleitergegenkontaktelements vorzugsweise ein einziges Innenleitergegenkontaktelement
zur Ausbildung eines koaxialen Gegensteckverbinders aufgenommen. Alternativ sind aber
mehrere Innenleiterkontaktelemente bzw. mehrere Innenleitergegenkontaktelemente, beispielsweise
zwei oder vier Innenleiterkontaktelemente bzw. zwei oder vier Innenleitergegenkontaktelemente,
auch denkbar.
[0035] Bei dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder handelt es sich jeweils vorzugsweise
um einen Kabelsteckverbinder. Möglich ist es aber auch, dass der Steckverbinder oder
alternativ der Gegensteckverbinder jeweils als ein Leiterplattensteckverbinder, ein
Gehäusesteckverbinder, ein Einbausteckverbinder oder ein Adaptersteckverbinder ausgebildet
ist. Vorzugsweise sind der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder jeweils als
ein gerader Steckverbinder ausgeführt. Denkbar ist jeweils auch eine gewinkelte Variante
für den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder. In dieser Variante bezieht sich
das bisher und im Folgenden genannte Merkmal einer Längsachse des Steckverbinders
bzw. einer Längsachse des Gegensteckverbinders auf die Längsachse des Steckverbinders
bzw. des Gegensteckverbinders im steckseitigen Endbereich des Steckverbinders bzw.
des Gegensteckverbinders.
[0036] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen
sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
[0037] Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
[0038] Bevorzugt können die Innenfläche des Außenleiterkontaktelements und die Außenfläche
des Außenleitergegenkontaktelements im Fall eines sich linear oder gekrümmt verjüngenden
Außendurchmessers bzw. Innendurchmessers eine Steigung relativ zur Längsachse des
Steckverbinders bzw. relativ zur Längsachse des Gegenteckverbinders in einem Bereich
zwischen 35° und 75° und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 55° und 65° aufweisen
und kann besonders vorzugsweise 60° aufweisen.
[0039] Sind die Steigungen der Innenfläche und der Außenfläche jeweils kleiner als die genannten
Parameterbereiche, so kann es bei Fertigungstoleranzen zu einer Ungenauigkeit in der
axialen Lage des Gegensteckverbinders kommen. Sind die Steigungen der Innenfläche
und der Außenfläche jeweils größer als die genannten Parameterbereiche bemaßt, so
kann eine zwischen den Kontaktflächen auftretende Haftreibung eine Zentrierung zwischen
Steckverbinder und Gegensteckverbinder verhindern.
[0040] In einer vorzugsweisen Ausprägung der Erfindung kann die kreislinienförmige Kontaktierung
zwischen der Innenfläche des Außenleiterkontaktelements und der Außenfläche des Au-ßenleitergegenkontaktelements
für jeweils unterschiedliche Kippwinkel zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder
auftreten, wenn die Kreislinie auf einer umlaufenden Außenkante der Außenfläche oder
der Innenfläche oder auf einer konvexen Wölbung der Außenfläche oder der Innenfläche
positioniert ist.
[0041] Unter einer umlaufenden Außenkante wird hierbei und im Folgenden in Abgrenzung zu
einer umlaufenden Innenkante eine umlaufende Kante verstanden, die sich an der Innenfläche
des Außenleiterkontaktelements in Richtung der gegenüberliegend angeordneten Außenfläche
des Außenleitergegenkontaktelements oder an der Außenfläche des Außenleitergegenkontaktelements
in Richtung der gegenüberliegend angeordneten Innenfläche des Außenleiterkontaktelements
erhebt. Die umlaufende Außenkante stellt die Grenze zwischen zwei abfallenden Teilflächen
der Innen- bzw. der Außenfläche dar. Der Winkel zwischen den abfallenden Teilflächen
der Außenkante kann zwischen einem spitzen und einem stumpfen Winkel liegen. Im ersten
Fall liegt eine als ein Grat ausgebildete Außenkante vor. Im zweiten Fall liegt eine
Außenkante zwischen zwei flach ansteigenden Teilflächen der Innen- bzw. der Außenfläche
vor. Liegt ein Winkel zwischen den abfallenden Teilflächen der Innen- bzw. der Außenfläche
von 90° vor, so liegt eine gestufte Verjüngung des Innendurchmessers der Innenfläche
bzw. des Außendurchmessers der Außenfläche vor.
[0042] Eine umlaufende konvexe Wölbung der Innen- oder der Außenfläche, welche auch als
eine umlaufende positive Wölbung bezeichnet wird, ist eine nach außen gerichtete Wölbung
der Außenfläche der Innen- oder der Außenfläche. Diese weist eine konvexe Krümmung
in Richtung des sich verjüngenden Innendurchmessers der Innenfläche oder des Außendurchmessers
der Außenfläche auf.
[0043] Ist einzig an der Außenfläche eine Außenkante oder eine konvexe Wölbung in Richtung
der Innenfläche oder einzig an der Innenfläche eine Außenkante oder eine konvexe Wölbung
in Richtung der Außenfläche jeweils ausgebildet, so kann die Verjüngung des Durchmessers
der jeweils gegenüberliegenden zu kontaktierenden Fläche, d. h. die Verjüngung des
Innendurchmessers der Innenfläche bzw. die Verjüngung des Außendurchmessers der Außenfläche
jeweils konisch, einfach oder mehrfach gestuft, konvex gekrümmt oder konkav gekrümmt
ausgebildet sein.
[0044] In einer weiteren vorzugsweisen Ausprägung der Erfindung kann die Innenfläche von
einem steckseitigen Ende des Außenleiterkontaktelements oder die Außenfläche von einem
steckseitigen Ende des Außenleitergegenkontaktelements jeweils axial beabstandet ausgebildet
sein.
[0045] Kann die Innenfläche des Steckverbinders, in der sich der Innendurchmesser in einer
zur Steckrichtung des Steckverbinders entgegengesetzten Richtung verjüngt, vom steckseitigen
Ende des Außenleiterkontaktelements axial beabstandet angeordnet sein, so weist das
Außenleiterkontaktelement einen Einführbereich zum Einführen des Außenleitergegenkontaktelements
auf. Auf diese Weise lässt sich im Steckvorgang des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder
in einem ersten Steckprozessschritt das Außenleiterkontaktelement zum Außenleitergegenkontaktelement
ausrichten, bevor eine Ausrichtung des Innenleiterkontaktelements zum Innenleitergegenkontaktelement
stattfindet. Zur besseren Ausrichtung des Außenleiterkontaktelement zum Außenleitergegenkontaktelement
kann im Einführbereich eine Fangtrichterfunktionalität ausgebildet sein. Hierzu kann
entweder das steckseitige Ende des Einführbereichs eine Fase aufweisen oder der gesamte
axiale Abschnitt des Einführbereiches konisch ausgeformt sein.
[0046] Alternativ kann die Außenfläche des Gegensteckverbinders, in der sich der Außendurchmesser
in der Steckrichtung des Gegensteckverbinders verjüngt, von einem steckseitigen Ende
des Außenleitergegenkontaktelements axial beabstandet angeordnet sein, um im Steckvorgang
des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder das Außenleiterkontaktelement zum
Außenleitergegenkontaktelement vor dem Ausrichten des Innenleiterkontaktelements zum
Innenleitergegenkontaktelement auszurichten. Das steckseitige Ende des Außenleitergegenkontaktelements
zentriert sich hierbei an der Innenfläche des Außenleiterkontaktelements, dessen Innendurchmesser
sich in einer zur Steckrichtung des Steckverbinders entgegengesetzten Richtung verjüngt.
Das Außenleiterkontaktelement kann in diesem Fall keinen zum Bereich der Außenfläche
steckseitig vorgelagerten Einführbereich aufweisen. Zur Verbesserung der Zentrierung
des Außenleitergegenkontaktelements zum Außenleiterkontaktelement kann am steckseitigen
Ende des Außenleitergegenkontaktelements eine Fase ausgebildet sein.
[0047] In einer weiteren vorzugsweisen Ausbildung der Erfindung können der Steckverbinder
und/oder der Gegensteckverbinder jeweils ein axial wirkendes Klemmmittel aufweisen,
um die Innenfläche des Außenleiterkontaktelements mit der Außenfläche des Außenleitergegenkontaktelements
mit einem ausreichenden Kontaktdruck zu kontaktieren. Bevorzugt kann hierbei eine
axial wirkende Klemmfeder zum Einsatz kommen, die zwischen dem Steckverbindergehäuse
und dem Außenleiterkontaktelement vorgespannt eingeklemmt ist. Die Federkraft der
Klemmfeder wirkt auf das Außenleiterkontaktelement ein und realisiert für das Außenleiterkontaktelement
eine Kontaktkraft in Steckrichtung. Alternativ oder ergänzend zur Klemmfeder des Steckverbinders
kann auch eine Klemmfeder vorgesehen sein, die zwischen dem Gegensteckverbindergehäuse
und dem Außenleitergegenkontaktelement vorgespannt eingeklemmt ist und eine in Steckrichtung
wirkende Kontaktkraft für das Außenleitergegenkontaktelement erzeugt.
[0048] Eine alternativ technische Lösung zur Erzeugung einer Kontaktkraft kann auch eine
gemeinsame Schraubverbindung, insbesondere mittels einer mit einem Innengewinde ausgebildeten
Überwurfmutter, zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder sein. Schließlich
können als Klemmmittel auch Magnete oder Rastmittel vorgesehen sein.
[0049] Zur Übertragung eines hochfrequenten oder höchstfrequenten Signals können der Steckverbinder
zusätzlich ein Innenleiterkontaktelement, das zumindest abschnittsweise innerhalb
des Außenleiterkontaktelement angeordnet sein kann, und der Gegensteckverbinder zusätzlich
ein Innenleitergegenkontaktelement aufweisen, das zumindest abschnittsweise innerhalb
des Außenleitergegenkontaktelement angeordnet sein kann. Im gesteckten Zustand der
Steckverbindung können sich das Innenleiterkontaktelement und das Innenleitergegenkontaktelement
bevorzugt innerhalb eines axialen Abschnitts des Außenleitergegenkontaktelements kontaktieren.
Kann das Innenleiterkontaktelement vorzugsweise einzig innerhalb eines Abschnitts
des Außenleiterkontaktelements angeordnet sein, so können sowohl das Innenleiterkontaktelement
geschützt innerhalb des Außenleiterkontaktelements als auch das Innenleitergegenkontaktelement
geschützt innerhalb des Außenleitergegenkontaktelements angeordnet sein.
[0050] Außerdem kann eine derartige Anordnung zwischen dem Innenleiterkontaktelement, dem
Innenleitergegenkontaktelement, dem Außenleiterkontaktelement und dem Außenleitergegenkontaktelement
im Fall eines Verkippens zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder insbesondere
im Fall eines größeren Kippwinkels ein Verbiegen des Innenleiterkontaktelements und/oder
des Innenleitergegenkontaktelements und im stärkeren Maße eine bleibende Zerstörung
des Innenleiterkontaktelements und/oder des Innenleitergegenkontaktelements oder ein
Lösung des Kontaktes zwischen dem Innenleiterkontaktelement und dem Innenleitergegenkontaktelement
bewirken.
[0051] In einer besonders bevorzugten Ausprägung kann der Kontakt zwischen dem Innenleiterkontaktelement
und dem Innenleitergegenkontaktelement in einem zum steckseitigen Ende des Au-ßenleitergegenkontaktelements
benachbarten axialen Abschnitt des Außenleitergegenkontaktelements, d. h. im axialen
Abschnitt der Außenfläche des Außenleitergegenkontaktelements, angeordnet sein. In
einer idealen Ausprägung kann der Kontakt zwischen dem Innenleiterkontaktelement und
dem Innenleitergegenkontaktelement in einem Dreh- bzw. einem Kippzentrum der Außenfläche
des Außenleitergegenkontaktelements angeordnet sein.
[0052] Im vorletzt genannten Fall und ganz besonders im zuletzt genannten Fall dreht sich
das Innenleitergegenkontaktelement relativ zum Innenleiterkontaktelement im Fall des
Verkippens zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder benachbart zu bzw.
exakt in deren Kontaktbereich, so dass keine Beschädigung oder zumindest eine sehr
geringe Beschädigung am Innenleiterkontaktelement und/oder am Innenleitergegenkontaktelement
auftritt.
[0053] Das Innenleiterkontaktelement und das Innenleitergegenkontaktelement können in üblicherweise
Weise in einem Radialkontakt vorzugsweise nach dem Buchse-Stift-Prinzip miteinander
kontaktieren.
[0054] In einer weiteren vorzugsweisen Ausbildung der Erfindung kann die Kontaktierung zwischen
dem Innenleiterkontaktelement und dem Innenleitergegenkontaktelement nach dem Kontaktierungsprinzips
des Außenleiterkontaktelements mit dem Au-ßenleitergegenkontaktelement verwirklicht
sein.
[0055] Hierzu kann in einer ersten Ausprägung des Kontaktierungsprinzips in einem steckseitigen
Endbereich des Innenleiterkontaktelements eine Innenmantelfläche mit einem Innendurchmesser
ausgebildet sein, der sich in einer zu einer Steckrichtung des Steckverbinders entgegengesetzten
Richtung verjüngt, und in einem steckseitigen Endbereich des Innenleitergegenkontaktelements
kann eine Außenmantelfläche mit einem Außendurchmesser ausgebildet sein, der sich
in einer Steckrichtung des Gegensteckverbinders verjüngt.
[0056] In einer zweiten Ausprägung des Kontaktierungsprinzips kann hierzu in einem steckseitigen
Endbereich des Innenleiterkontaktelements eine Außenmantelfläche mit einem Außendurchmesser
ausgebildet sein, der sich in einer Steckrichtung des Steckverbinders verjüngt, und
in einem steckseitigen Endbereich des Innenleitergegenkontaktelements kann eine Innenmantelfläche
mit einem Innendurchmesser ausgebildet sein, der sich in einer zu einer Steckrichtung
des Gegensteckverbinders entgegengesetzten Richtung verjüngt.
[0057] In beiden Ausprägungen des Kontaktierungsprinzips kann jeweils die Innenmantelfläche
die Außenmantelfläche einzig auf einer Kreislinie kontaktieren.
[0058] Für die technische Ausprägung der Innenmantelfläche oder der Außenmantelfläche des
Innenleiterkontaktelements und der Außenmantelfläche bzw. der Innenmantelfläche des
zugehörigen Innenleitergegenkontaktelements gelten die einzelnen zur Innenfläche des
Außenleiterkontaktelements und zur Außenfläche des Innenleiterkontaktelements jeweils
obig erläuterten technische Merkmale äquivalent.
[0059] Zur Verwirklichung eines Kontaktdruckes zwischen dem Innenleiterkontaktelement und
dem Innenleitergegenkontaktelement kann das Innenleiterkontaktelement und/oder das
Innenleitergegenkontaktelements vorzugsweise jeweils gefedert gelagert sein. In einer
besonders vorzugsweisen Ausprägung können hierzu jeweils das Innenleiterkontaktelement
und/oder das Innenleitergegenkontaktelement jeweils eine Druckfeder aufweisen, die
zwischen zwei axial beabstandeten Teilkörpern des Innenleiterkontaktelements bzw.
des Innenleitergegenkontaktelements angeordnet sein kann.
[0060] Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig
miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen
der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im
Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen
zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
[0061] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- Fig. 1A,1B,1C
- Längsschnittdarstellungen einer Steckverbindung nach dem Stand der Technik im nicht
gesteckten Zustand, im gesteckten und nicht gekippten Zustand und im gesteckten und
gekippten Zustand,
- Fig. 2A,2B,2C
- Längsschnittdarstellungen einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steckverbindung
im nicht gesteckten Zustand, im gesteckten und nicht gekippten Zustand und im gesteckten
und gekippten Zustand,
- Fig. 2D
- eine Darstellung eines Ausschnittes einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Steckverbindung im gesteckten und nicht gekippten Zustand,
- Fig. 2E
- eine Draufsicht eines Außenleitergegenkontaktelements im gesteckten und gekippten
Zustand,
- Fig. 3
- Längsschnittdarstellungen einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steckverbindung
im gesteckten und nicht gekippten Zustand
- Fig. 4A,4B,4C
- Längsschnittdarstellungen einer Erweiterung der erfindungsgemäßen Steckverbindung
im nicht gesteckten Zustand, im gesteckten und nicht gekippten Zustand und im gesteckten
und gekippten Zustand,
- Fig. 5A, 5B
- Längsschnittdarstellungen von zwei Realisierungsvarianten zur Aufbringung einer Kontaktkraft
für eine erfindungsgemäße Steckverbindung und
- Fig. 6A - 6M
- Längsschnittdarstellungen für unterschiedliche Geometrien einer erfindungsgemäßen
Steckverbindung.
[0062] Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen
der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang
mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere
Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die
Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu
zueinander gezeigt.
[0063] In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente,
Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben
Bezugszeichen versehen.
[0064] Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
[0065] In den Figuren 2A bis 2E ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steckverbindung
1 aus einem Steckverbinder 2 und einem zugehörigen Gegensteckverbinder 3 dargestellt.
Der Steckverbinder 2 weist ein Innenleiterkontaktelement 4 und ein das Innenleiterkontaktelement
4 umhüllendes Außenleiterkontaktelement 5 auf. Das Innenleiterkontaktelement 4 ist
über mehrere dielektrische Abstandselemente 6 vom Außenleiterkontaktelement 5 beabstandet
und somit von ihm elektrisch isoliert. Äquivalent weist der Gegensteckverbinder 3
ein Innenleitergegenkontaktelement 7 und ein das Innenleitergegenkontaktelement 7
umhüllendes Außenleitergegenkontaktelement 8 auf. Das Innenleitergegenkontaktelement
7 ist ebenfalls über mehrere dielektrische Abstandselemente 6 vom Außenleitergegenkontaktelement
8 beabstandet und somit von ihm elektrisch isoliert.
[0066] Das Außenleiterkontaktelement 5 weist eine konisch ausgebildete Innenfläche 9 auf,
deren Innendurchmesser sich in einer zu der Steckrichtung S
1 des Steckverbinders 2 entgegengesetzten Richtung verjüngt. Die sich verjüngende Innenfläche
9 ist gegenüber dem steckseitigen Ende 10 des Außenleiterkontaktelements 5 in der
zu der Steckrichtung S
1 entgegengesetzten Richtung axial beabstandet angeordnet, um einen Einführbereich
11 für das Außenleitergegenkontaktelement 8 zu bilden.
[0067] Das Außenleitergegenkontaktelement 8 weist eine konvex gewölbte Außenfläche 12, d.
h. eine sphärisch geformte Außenfläche 12, auf, deren Außendurchmesser sich in der
Steckrichtung S
2 des Gegensteckverbinders 3 verjüngt. Die sich verjüngende Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements
8 schließt sich direkt an das steckseitige Ende 13 des Außenleitergegenkontaktelements
8 an.
[0068] Das Außenleitergegenkontaktelement 8 ist in der Steckrichtung S
2 des Gegensteckverbinders 3 über eine Feder 14, vorzugsweise über eine das Außenleitergegenkontaktelement
8 spiralförmig umhüllenden Klemmfeder 14, federnd gelagert. Die Klemmfeder 14 ist
vorzugsweise zwischen einem am Außenleiterkontaktelement 8 ausgebildeten Flansch 23
und einem in den Figuren 2A bis 2E nicht dargestellten Steckverbindergehäuse des Gegensteckverbinders
3 eingeklemmt.
[0069] Im gesteckten Zustand der Steckverbindung 1 gemäß der Figuren 2B bis 2E kontaktiert
die sphärisch ausgebildete Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements 3 die
konisch ausgebildete Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 2. Hierbei kontaktiert
das Außenleiterkontaktelement 5 das Au-ßenleitergegenkontaktelement 8 sowohl für den
nicht gekippten (koaxialen) Zustand zwischen der Längsachse L
1 des Steckverbinders 2 und der Längsachse L
2 des Gegensteckverbinders 3 gemäß Fig. 2B als auch für den gekippten Zustand gemäß
Fig. 2C einzig auf einer Kreislinie 15 (siehe hierzu Fig. 2E). Somit ist zwischen
dem Außenleiterkontaktelement 2 und dem Außenleitergegenkontaktelement 3 ein zur Längsachse
L
1 des Steckverbinders 2 und der Längsachse L
2 des Gegensteckverbinders 3 jeweils umlaufender Kontakt hergestellt, der ein Ein-oder
Ausstrahlen einer hochfrequenten bzw. höchstfrequenten Strahlung in die bzw. aus der
Steckverbindung 1 verhindert.
[0070] Eine Längsachse, welche durch den Mittelpunkt der kontaktierenden Kreislinie 15 auf
der Außenfläche 12 des Gegensteckverbinders 3 verläuft und orthogonal zu einer Kontaktebene
30 (siehe hierzu Fig. 2E) orientiert ist, welche von der kontaktierenden Kreislinie
15 auf der Außenfläche 12 des Gegensteckverbinders 3 aufgespannt ist, ist gegenüber
der Längsachse L
2 des Gegensteckverbinders 3 um den Kippwinkel α
K zwischen der Längsachse L
1 des Steckverbinders 2 und der Längsachse L
2 des Gegensteckverbinders 3 gekippt. Der Mittelpunkt der Kreislinie des Kontakts auf
der Außenfläche 12 des Gegensteckverbinders 3 befindet sich nicht auf der Längsachse
L
2 des Gegensteckverbinders 3, sondern ist in Abhängigkeit des Kippwinkels α
K axial beabstandet zur Längsachse L
2 des Gegensteckverbinders 3 angeordnet, wie aus Fig. 2E ersichtlich ist.
[0071] Die Kontaktierung zwischen dem Innenleiterkontaktelement 4 und dem Innenleitergegenkontaktelement
7 erfolgt radial nach üblichem Stift-Buchse-Prinzip, wie in den Figuren 2A bis 2D
dargestellt ist. Idealerweise ist die Kontaktierung zwischen dem Innenleiterkontaktelement
4 und dem Innenleitergegenkontaktelement 7, wie in Fig. 2D dargestellt ist, im Krümmungs-oder
Kippungs-Mittelpunkt K der sphärisch gekrümmten Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements
8 angeordnet, um ein Verbiegen bzw. ein Beschädigen des Innenleiterkontaktelement
4 und des Außenleitergegenkontaktelements 7 zu vermeiden.
[0072] Aus Fig. 3 geht eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steckverbindung
1 hervor. Gegenüber der ersten Ausführungsform ist hierbei die Außenfläche 12 des
Außenleitergegenkontaktelements 8 vom steckseitigen Ende 13 des Außenleitergegenkontaktelements
8 axial beabstandet angeordnet. Das Außenleitergegenkontaktelement 8 weist hierzu
zwischen dem steckseitigen Ende 13 und der sich verjüngenden Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements
8 einen hohlzylindrisch geformten axialen Abschnitt 16 auf, der ein Einfügen des Außenleitergegenkontaktelements
8 in der Einführbereich 11 des Außenleiterkontaktelement 5 zusätzlich erleichtert.
[0073] Die Figuren 4A bis 4C stellen eine vorzugsweise Erweiterung der erfindungsgemäßen
Steckverbindung 1 dar, in der zusätzlich zur Kontaktierung des Außenleiterkontaktelement
5 und des Außenleitergegenkontaktelements 8 auf einer Kreislinie 15 eine kreislinienförmige
Kontaktierung des Innenleiterkontaktelement 4 und des Innenleitergegenkontaktelements
7 verwirklicht ist.
[0074] Hierzu weist das Innenleiterkontaktelement 4 eine konische Innenmantelfläche 17 auf,
deren Innendurchmesser sich in einer zur Steckrichtung S
1 des Steckverbinders 2 entgegengesetzten Richtung verjüngt. Die sich verjüngende Innenmantelfläche
17 erstreckt sich vorzugsweise unmittelbar angrenzend an das steckseitige Ende 18
des Innenleiterkontaktelement 4. Außerdem weist das Innenleitergegenkontaktelement
7 eine Außenmantelfläche 19 auf, deren Außendurchmesser sich in der Steckrichtung
S
2 des Gegensteckverbinders 3 verjüngt. Die sich verjüngende Außenmantelfläche 19 erstreckt
sich analog vom steckseitigen Ende 20 des Innenleitergegenkontaktelements 7.
[0075] Zur Verwirklichung einer ausreichenden Kontaktkraft zwischen dem Innenleiterkontaktelement
4 und dem Außenleitergegenkontaktelement 7 weist das Innenleitergegenkontaktelement
7 zwei axial beabstandete Teilkörper 21
1 und 21
2 auf, die über eine Feder 22, vorzugsweise eine Druckfeder 22, miteinander verbunden
sind. Somit ist der Teilkörper 21
1 des Innenleitergegenkontaktelements 7, der am steckseitigen Ende 20 des Innenleitergegenkontaktelements
7 angeordnet ist und die sich verjüngende Außenmantelfläche 19 aufweist, in Steckrichtung
S
2 des Gegensteckverbinders 3 gefedert gelagert. Im gesteckten Zustand der Steckverbindung
1 gemäß der Figuren 4B und 4C ist die Druckfeder 22 vorgespannt, sodass die Federkraft
der Druckfeder 22 den Teilkörper 21
1 des Innenleitergegenkontaktelements 7 mit einem bestimmten Kontaktdruck gegen das
Innenleiterkontaktelement 4 drückt. Der weitere Teilkörper 21
2 des Innenleitergegenkontaktelements 7 ist beispielsweise an den dielektrischen Abstandselementen
6 fixiert.
[0076] Aus Fig. 5A geht eine Gesamtdarstellung einer Steckverbindung 1 hervor, in der der
Kontaktdruck für die Außenleiterkontaktierung über eine Klemmfeder 14 verwirklicht
ist. Die Klemmfeder 14 ist hierzu zwischen einem außenmantelseitig am Außenleitergegenkontaktelement
7 ausgebildeten Flansch 23 und einem Steckverbindergehäuse 24 des Gegensteckverbinders
3 eingeklemmt. Das Steckverbindergehäuse 24 des Gegensteckverbinders 3 ist mit dem
Steckverbindergehäuse 25 des Steckverbinders 2 über beispielsweise eine Rastverbindung
verbunden. Hierzu weist das Steckverbindergehäuse 25 des Steckverbinder 2 wenigstens
ein Rastmittel 26 auf, das hierzu jeweils beispielsweise als eine Rastdurchführung
ausgebildet ist, in die ein zugehöriges Gegenrastmittel 27 des Steckverbindergehäuse
24 des Gegensteckverbinders 3 eingefügt ist und verrastet ist. Durch die Verrastung
zwischen dem Rastmittel 26 und dem Gegenrastmittel 27 wird die Klemmfeder 14 komprimiert,
sodass deren Federkraft das Außenleiterkontaktelement 8 mit einer der Federkraft entsprechenden
Kontaktkraft gegen das Außenleitergegenkontaktelement 5 drückt.
[0077] Anstelle einer Rastverbindung zwischen dem Steckverbindergehäuse 24 des Gegensteckverbinders
3 und dem Steckverbindergehäuse 25 des Steckverbinders 2 ist alternativ auch eine
Bajonettverbindung oder eine Schraubverbindung denkbar.
[0078] Alternativ zur Erzeugung einer Kontaktkraft mittels einer vorgespannten Klemmfeder
14 ist auch eine Verklemmung zwischen dem Außenleiterkontaktelement 5 und dem zugehörigen
Außenleitergegenkontaktelement 8 mittels einer magnetischen Verbindung gemäß Fig.
5B möglich. Hierzu ist zwischen dem Steckverbindergehäuse 25 des Steckverbinders 2
und dem Steckverbindergehäuse 24 des Gegensteckverbinders 3 wenigstens eine magnetische
Verbindung, vorzugsweise mehrere magnetische Verbindungen, ausgebildet. Jede magnetische
Verbindung besteht jeweils aus einem ersten Magneten 28
1 und einem zweiten Magneten 28
2, die sich aufgrund ihrer unterschiedlichen magnetischen Polarität gegenseitig anziehen.
Der Magnet 28
1 ist vorzugsweise an einer Stirnfläche oder in einem zur Stirnfläche benachbarten
Bereich des Steckverbindergehäuses 24 des Gegensteckverbinders 3 angeordnet, während
der Magnet 28
2 vorzugsweise an einer gegenüberliegenden Stirnfläche oder in einem zur gegenüberliegenden
Stirnfläche benachbarten Bereich des Steckverbindergehäuses 25 des Steckverbinders
2 angeordnet ist.
[0079] Das Außenleitergegenkontaktelement 8 wird über dessen außenmantelseitig ausgebildeten
Flansch 23 axial in Steckrichtung S
2 des Gegensteckverbinders 3 vom Steckverbindergehäuse 24 des Gegensteckverbinders
3 mitgeführt und gegen das Außenleiterkontaktelement 5 mit einem bestimmten Kontaktdruck
gedrückt, wenn das Steckverbindergehäuse 24 des Gegensteckverbinders 3 über die wenigstens
eine magnetische Verbindung an das Steckverbindergehäuse 25 des Steckverbinders 2
angezogen und somit fixiert wird.
[0080] Die Kontaktkraft zwischen dem Außenleiterkontaktelement 5 und dem zugehörigen Außenleitergegenkontaktelements
8 lässt sich alternativ zur Klemmung durch eine Federkraft einer Klemmfeder 14 oder
durch die magnetische Anziehungskraft zwischen zwei Magneten auch durch die Klemmkraft
einer Schraubverbindung, einer Bajonettverbindung oder einer Rastverbindung zwischen
den Steckverbindergehäusen 24 und 25 des Gegensteckverbinders 3 bzw. des Steckverbinders
2 realisieren.
[0081] Alternativ zur bisher erläuterten kreislinienförmigen Kontaktierung zwischen einer
konisch geformten Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und einer sphärisch
gewölbten Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements 8 sind auch andere Geometrie-Kombinationen
für eine kreislinienförmige Kontaktierung denkbar, wie in den folgenden Figuren 6A
bis 6M dargestellt:
Aus Fig. 6A ergibt sich eine kreislinienförmige Kontaktierung zwischen dem Außenleiterkontaktelement
5 und dem zugehörigen Außenleitergegenkontaktelement 8 über eine konisch geformte
Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und einer abgerundeten Kante zwischen
der steckseitigen Stirnfläche und der Mantelfläche des Außenleitergegenkontaktelements
8.
[0082] In Fig. 6B ist eine kreislinienförmige Kontaktierung zwischen einer konkav gewölbten
Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und einer konvex gewölbten Außenfläche
12 des Außenleitergegenkontaktelements 8 dargestellt.
[0083] Die Fig. 6C zeigt eine kreislinienförmige Kontaktierung zwischen einer konvex gewölbten
Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und einer ebenfalls konvex gewölbten
Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements 8.
[0084] Die Fig. 6D stellt eine kreislinienförmige Kontaktierung zwischen einer konvex gewölbten
Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und einer konisch geformten Außenfläche
12 des Außenleitergegenkontaktelements 8 dar.
[0085] In Fig. 6E ist eine kreislinienförmige Kontaktierung zwischen einer Außenkante 29
an der Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelement 5 und einer konkav gewölbten Außenfläche
12 des Außenleitergegenkontaktelements 8 dargestellt.
[0086] In Fig. 6F ist die Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und die Außenfläche
12 des Außenleitergegenkontaktelements 8 jeweils konisch geformt. Der kreislinienförmige
Kontakt zwischen der Innenfläche 9 und der Außenfläche 12 erfolgt hierbei zwischen
der konisch geformten Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5, die eine größere
Steigung als die konisch geformte Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements
8 aufweist, und einer Außenkante 29 an der Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements
8.
[0087] Äquivalent geht aus Fig. 6G eine Kontaktierung zwischen der konisch geformten Innenfläche
9 des Außenleiterkontaktelements 5 und der ebenfalls konisch geformten Außenfläche
12 des Außenleitergegenkontaktelements 8 hervor die jeweils unterschiedliche Steigungen
aufweisen. Der kreislinienförmige Kontakt erfolgt hierbei zwischen der Außenkante
29 an der Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und der konischen Innenfläche
12 des Außenleitergegenkontaktelements 8.
[0088] Die Fig. 6H zeigt eine Kontaktierung zwischen einer konisch geformten Innenfläche
9 des Außenleiterkontaktelements 5 und einer zweifach gestuften Außenfläche 12 des
Außenleitergegenkontaktelements 8. Die kreislinienförmige Kontaktierung erfolgt hierbei
zwischen der konischen Innenfläche 9 des Au-ßenleiterkontaktelements 5 und der Außenkante
29 an der Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements 8.
[0089] Eine Kontaktierung zwischen einer konkav gewölbten Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements
5 und einer zweifach gestuften Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements
8 ergibt sich aus Fig 6I. Die kreislinienförmige Kontaktierung erfolgt hierbei zwischen
der konkav gewölbten Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und der Außenkante
29 an der Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements 8.
[0090] Die Fig. 6J zeigt eine Kontaktierung zwischen einer zweifach gestuften Innenfläche
9 des Außenleiterkontaktelements 5 und einer konvex gewölbten Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements
8. Der kreislinienförmige Kontakt ergibt sich hierbei zwischen der Außenkante 29 auf
der Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und der konvex gewölbten Außenfläche
12 des Außenleitergegenkontaktelements 8.
[0091] Der Fig. 6K ist eine Kontaktierung zwischen einer konkav gewölbten und gestuft ausgebildeten
Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und einer konvex gewölbten Außenfläche
9 des Außenleitergegenkontaktelements 8 zu entnehmen. Der kreisförmige Kontakt ergibt
sich zwischen der Außenkante 29 auf der Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements
5 und der konvex gewölbten Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements 8.
[0092] Die Fig. 6L zeigt eine Kontaktierung zwischen einer konvexgewölbten Innenfläche 9
des Außenleiterkontaktelements 5 und einer zweifach gestuften Außenfläche 12 des Außenleitergegenkontaktelements
8. Der kreisförmige Kontakt ergibt sich in diesem Fall zwischen der konvex gewölbten
Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und dem Außenkante 29 auf der Außenfläche
12 des Außenleitergegenkontaktelements 8.
[0093] Schließlich geht aus Fig. 6M eine Kontaktierung zwischen einer konkav gewölbten und
gestuft ausgebildeten Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements 5 und einer konisch
geformten Außenfläche 9 des Außenleitergegenkontaktelements 8 hervor. Der kreisförmige
Kontakt ergibt sich zwischen der Außenkante 29 an der Innenfläche 9 des Außenleiterkontaktelements
5 und der konisch geformten Außenfläche 9 des Außenleitergegenkontaktelements 8.
[0094] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend
vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige
Art und Weise modifizierbar.
1. Elektrische Steckverbindung (1) aus einem elektrischen Steckverbinder (2) und einem
zugehörigen elektrischen Gegensteckverbinder (3), wobei der Steckverbinder (2) ein
Außenleiterkontaktelement (5) und der Gegensteckverbinder (3) ein Außenleitergegenkontaktelement
(8) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem steckseitigen Endbereich des Außenleiterkontaktelements (5) eine zu einer
Längsachse L1 des Steckverbinders (2) rotationssymmetrische Innenfläche (9) mit einem Innendurchmesser
ausgebildet ist, der sich in einer zu einer Steckrichtung S1 des Steckverbinders (2) entgegengesetzten Richtung verjüngt, und in einem steckseitigen
Endbereich des Außenleitergegenkontaktelements (8) eine zu einer Längsachse L2 des Gegensteckverbinders (3) rotationssymmetrische Außenfläche (12) mit einem Außendurchmesser
ausgebildet ist, der sich in einer Steckrichtung S2 des Gegensteckverbinders (3) verjüngt, wobei sich die Innenfläche (9) und die Außenfläche
(12) einzig auf einer Kreislinie (15) kontaktieren.
2. Elektrische Steckverbindung (1) nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Innendurchmesser der Innenfläche (9) und der Außendurchmesser der Außenfläche
(12) jeweils linear, einfach oder mehrfach gestuft oder gekrümmt verjüngt.
3. Elektrische Steckverbindung (1) nach Patentanspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Längsachse, welche durch einen Mittelpunkt der Kreislinie (15) auf der Außenfläche
(12) verläuft und orthogonal zu einer Kontaktebene (30) orientiert ist, welche durch
die Kreislinie (15) auf der Außenfläche (12) aufgespannt ist, zur Längsachse L2 des Gegensteckverbinders (3) um einen Kippwinkel αK zwischen der Längsachse L1 des Steckverbinders (2) und der Längsachse L2 des Gegensteckverbinders (3) gekippt ist, wobei sich der Außendurchmesser der Außenfläche
(12) linear oder gekrümmt verjüngt.
4. Elektrische Steckverbindung (1) nach Patentanspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steigung der Innenfläche (9) und/oder der Außenfläche (12) jeweils im Fall eines
sich linear oder gekrümmt verjüngenden Innendurchmessers bzw. Außendurchmessers jeweils
in einem Bereich zwischen 35° und 75° und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 55°
und 65° liegt und besonders vorzugsweise 60° ist.
5. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kreislinie (15) auf einer umlaufenden Außenkante (29) der Außenfläche (12) oder
der Innenfläche (9) oder auf einer konvexen Wölbung der Außenfläche (12) oder der
Innenfläche (9) positioniert ist.
6. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem Patentansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenfläche (9) von einem steckseitigen Ende (10) des Außenleiterkontaktelements
(5) oder die Außenfläche (12) von einem steckseitigen Ende (13) des Außenleitergegenkontaktelements
(8) jeweils axial beabstandet ausgebildet sind.
7. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steckverbinder (1) und/oder der Gegensteckverbinder (2) jeweils ein axial wirkendes
Klemmmittel, vorzugsweise eine axial wirkende Klemmfeder (14), zur Kontaktierung der
Innenfläche (9) des Außenleiterkontaktelements (5) und der Außenfläche (12) des Außenleitergegenkontaktelements
(8) aufweist.
8. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steckverbinder (2) zusätzlich ein Innenleiterkontaktelement (4) aufweist, das
zumindest abschnittsweise innerhalb des Außenleiterkontaktelements (5) angeordnet
ist, und der Gegensteckverbinder (3) zusätzlich ein Innenleitergegenkontaktelement
(7) aufweist, das zumindest abschnittsweise innerhalb des Außenleitergegenkontaktelements
(8) angeordnet ist, wobei das Innenleiterkontaktelement (4) das Innenleitergegenkontaktelement
(7) innerhalb eines axialen Abschnitts des Außenleitergegenkontaktelements (8) kontaktiert.
9. Elektrische Steckverbindung (1) nach Patentanspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Innenleiterkontaktelement (4) das Innenleitergegenkontaktelement (7) innerhalb
eines axialen Abschnitts der Außenfläche (12) kontaktiert.
10. Elektrische Steckverbindung (1) nach Patentanspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem steckseitigen Endbereich des Innenleiterkontaktelements (4) eine Innenmantelfläche
(17) mit einem Innendurchmesser ausgebildet ist, der sich in einer zu einer Steckrichtung
S1 des Steckverbinders (2) entgegengesetzten Richtung verjüngt, und in einem steckseitigen
Endbereich des Innenleitergegenkontaktelements (7) eine Außenmantelfläche (19) mit
einem Außendurchmesser ausgebildet ist, der sich in einer Steckrichtung S2 des Gegensteckverbinders (3) verjüngt, wobei die Innenmantelfläche (7) die Außenmantelfläche
(19) einzig auf einer Kreislinie kontaktiert.
11. Elektrische Steckverbindung nach Patentanspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem steckseitigen Endbereich des Innenleiterkontaktelements (7) eine Außenmantelfläche
mit einem Außendurchmesser ausgebildet ist, der sich in einer Steckrichtung S1 des Steckverbinders (2) verjüngt, und in einem steckseitigen Endbereich des Innenleitergegenkontaktelements
(7) eine Innenmantelfläche mit einem Innendurchmesser ausgebildet ist, der sich in
einer zu einer Steckrichtung S2 des Gegensteckverbinders (3) entgegengesetzten Richtung verjüngt, wobei die Innenmantelfläche
die Außenmantelfläche einzig auf einer Kreislinie gegenseitig kontaktiert.
12. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Patentansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Kontaktierung des Innenleiterkontaktelements (4) mit dem Innenleitergegenkontaktelement
(7) das Innenleiterkontaktelement (4) und/oder das Innenleitergegenkontaktelement
(7) jeweils gefedert gelagert ist, vorzugsweise jeweils eine Druckfeder (22) aufweist,
die zwischen zwei axial beabstandeten Teilkörpern (211, 212) des Innenleiterkontaktelements (4) bzw. des Innenleitergegenkontaktelements (7)
angeordnet ist.
13. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Patentansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Steckverbinder (2) und im Gegensteckverbinder (3) jeweils eine axiale Durchführung
mit einem runden Querschnittsprofil zur Aufnahme des Innenleiterkontaktelements (4)
bzw. des Innenleitergegenkontaktelements (7) ausgebildet sind.
14. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Patentansprüche 2 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Innendurchmesser der Innenfläche (9) und der Außendurchmesser der Außenfläche
(12) mit unterschiedlicher Steigung oder unterschiedlichen Krümmungsradien verjüngen.
15. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Innenfläche (9) und die Außenfläche (12) in jedem möglichen Steckzustand
der Steckverbindung (1) auf der Kreislinie (15) kontaktieren, insbesondere auch im
Falle einer koaxialen Ausrichtung der Längsachsen (L1, L2) von Steckverbinder (2) und Gegensteckverbinder (3).