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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Stecker zur elektrischen Kontaktierung
eines Gegensteckers mit einer zylindrischen Steckerwand bzw. auf
einen Gegenstecker mit einer zylindrischen Gegensteckerwand für einen
solchen Stecker.
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Allgemein
bekannt ist die Ausbildung von Steckern und dazu gehörenden Gegensteckern
zur elektrischen Kontaktierung mit einer zylindrischen Steckerwand
am Stecker bzw. einer zylindrischen Gegensteckerwand am Gegenstecker.
Die Steckerwand ist dabei dimensioniert und ausgebildet, in Steckrichtung über die
Gegensteckerwand oder in diese geschoben zu werden. Entsprechend
sind die Durchmesser von Steckerwand und Gegensteckerwand zueinander
verschieden, um ein vorzugsweise reibschlüssiges Übereinanderschieben zu ermöglichen.
Bei häufigem
Zusammenstecken und Trennen von Stecker und Gegenstecker kann jedoch
der Reibschluss verloren gehen, so dass der sichere Halt der beiden
Komponenten aneinander sowie gegebenenfalls auch die elektrische
Kontaktierung verloren gehen können.
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Bekannt
sind allgemein auch Stecker mit einer zylindrischen Steckerwand,
welche zwei oder mehr Längsschlitze
aufweist, welche von einer offenen Steckseite ausgehend entgegen
der Steckrichtung in die Steckerwand führen. Dadurch ist die zylindrische
Steckerwand aufspreizbar. Dies ermöglicht eine zylindrische Steckerwand
mit einem geringfügig geringeren
Innendurchmesser als einem Außendurchmesser
der Gegensteckerwand auszubilden, so dass beim Aufstecken die Steckerwand
leicht elastisch auf spreizt und die Gegensteckerwand in der Steckerwand
elastisch eingespannt wird. Nachteilhaft ist bei solchen Anordnungen
die sehr exakt erforderliche Dimensionierung und Formgebung. Außerdem werden
die Steckerwand und die Gegensteckerwand üblicherweise aus einem massiven
und hochwertigen Me tall mit einer dicken materialverbrauchenden
Wandung gefertigt.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen alternativ geformten
Stecker bzw. Gegenstecker zum elektrischen Kontaktieren vorzuschlagen,
wobei vorzugsweise ein einfaches Herstellungsverfahren bei zugleich
geringem Materialverbrauch ermöglicht werden
soll.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Stecker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch
einen Gegenstecker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 in Verbindung
mit einem solchen Stecker. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand
abhängiger
Ansprüche.
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Bevorzugt
wird demgemäß ein Stecker
zur elektrischen Kontaktierung mit einer zylindrischen Steckerwand,
wobei in der zylindrischen Steckerwand nur ein einziger von einer
offenen Steckerseite in diese hinein verlaufender Schlitz ausgebildet
ist und/oder in der zylindrischen Steckerwand zumindest eine in
zusammengesetztem Zustand in Richtung der Gegensteckerwand ragende
Einprägung ausgebildet
ist.
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Vorzugsweise
ist die Steckerwand im Verhältnis
zur Länge
in Steckrichtung dünnwandig
genug ist, elastisch biegbar über
eine zylindrische Gegensteckerwand eines Gegensteckers steckbar
zu sein oder in eine zylindrische Gegensteckerwand eines Gegensteckers
steckbar zu sein. Abgestellt wird dabei auf die Dünnwandigkeit,
welche eine ausreichende Elastizität bzw. Federeigenschaft der
als Zylinder ausgebildeten Steckerwand bietet. Die elektrische Kontaktierung
und vorzugsweise auch die mechanische reibschlüssige Verbindung entstehen
somit durch die spezielle Geometrie und Ausbildung der zylindrischen
Steckerwand.
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Eine
solche Ausgestaltung ermöglicht
vorteilhaft die zylindrische Steckerwand an der offenen Steckerseite
umlaufend ge schlossen auszubilden, d. h. mit anderen Worten ohne
einen in die Steckerwand hineinführenden
Schlitz auszubilden, da durch die Dünnwandigkeit eine ausreichende
Elastizität
geboten wird. Besonders bevorzugt wird jedoch eine erste auch eigenständig vorteilhafte
Ausgestaltung mit nur einem einzigen Schlitz, welcher von der offenen
Steckerseite in diese hinein, d. h. entgegen der Steckrichtung verlaufend
ausgebildet ist. Um die Federrate eines solchen Systems aus Stecker
und Gegenstecker zusätzlich
zu erhöhen,
wird vorzugsweise nur ein einziger Schlitz benötigt, was einen markanten Unterschied
gegenüber
bekannten Geometrien bildet, bei denen in Richtung der Steckachse
mehrere Schlitze einbebracht werden, so dass mehrere einzelne und
für sich
unabhängig
arbeitende Federarme entstehen. Die Ausgestaltung mit nur einem
Schlitz wird durch die Elastizität
des Materials am Umfang ermöglicht.
Die Länge
des Umfangs ist dabei der wirksame Biegearm sowohl bei einer Ausgestaltung ganz
ohne Schlitz als auch bei einer Ausgestaltung mit einem einzigen
Schlitz.
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Vorteilhaft
werden in der zylindrischen Steckerwand gemäß einer zweiten auch eigenständig vorteilhaften
Ausgestaltung zumindest eine oder vorzugsweise mehrere in Richtung
der Gegensteckerwand ragende Einprägungen ausgebildet, welche eine
sichere elektrische Kontaktierung gewährleisten. Vorzugsweise sind
derartige kleine Einprägungen
am Umfang verteilt in der dünnwandigen
Zylinderwand eingearbeitet. Im Fall einer außenseitig über den Gegenstecker steckbaren
Steckerwand ragen die Einprägungen
somit in innenseitiger Richtung der Steckerwand. Im Fall einer innenseitig
in den Gegenstecker einsteckbaren Steckerwand ragen die Einprägungen somit
in außenseitiger
Richtung der Steckerwand.
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Besonders
bevorzugt wird eine Ausgestaltung eines Gegensteckers mit einer
zylindrischen Gegensteckerwand, wenn in der Gegensteckerwand eine
Rille oder Nut als Gegenrastelement für zumindest eine solche in
Richtung der Gegensteckerwand ragende Einprägung der Steckerwand ausgebildet ist.
Dies bietet nicht nur eine gute elektrische sondern auch eine gute
mechanische Kontaktierung von Stecker und Gegenstecker. Ohne eine
solche umlaufende Nut kann der Gegenstecker immer noch ausreichend
vorteilhaft kontaktieren, wobei der Stecker und der Gegenstecker
dann als Gleitversion anstelle einer Rast- bzw. Schnappversion ausgebildet
sind.
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Ein
Gegenstecker mit einer zylindrischen Gegensteckerwand zum Einstecken
oder Aufstecken einer zylindrischen Steckerwand eines solchen Steckers
ist besonders vorteilhaft ausgestaltet, wenn die zylindrische Gegensteckerwand
an der offenen Gegensteckerseite umlaufend geschlossen ausgebildet ist,
so dass trotz einer ebenfalls dünnwandigen
Ausbildung eine mechanische Stabilität der Gegensteckerwand geboten
wird. Eine solche umlaufende Gegensteckerwand bildet zugleich ein
mechanisch stabiles Gegenlagerelement für die zylindrische Steckerwand
des Steckers, so dass auch die zylindrischen Steckerwand trotz ihrer
Dünnwandigkeit
eine mechanisch stabile Unterstützung
erfährt.
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Die
nur geringe Wandstärke
ermöglicht
dabei im Gegensatz zu ansonsten üblichen
Steckern mit großen
Wandstärken
den materialsparenden Einsatz des Tiefziehverfahrens. Vorzugsweise
sind daher derartige Steckerwände
und Gegensteckerwände
durch ein Tiefziehverfahren auf einfache und kostengünstige Art
und Weise herstellbar.
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Vorteilhaft
ist somit die Einsetzbarkeit der Tiefziehtechnik, die Ausbildung
keines oder nur eines einzigen Schlitzes und die reduzierte Anforderung
an das verwendete Material, so dass auch der Einsatz von kostengünstigen
Materialien möglich
ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in
perspektivischer Ansicht einen Stecker und einen Gegenstecker in
getrennter Stellung und
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2 den
Stecker und den Gegenstecker in einer zusammengesteckten Stellung.
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Die 1 und 2 zeigen
einen Stecker 1 und einen Gegenstecker 2, welche
in axialer Richtung längs
ihrer Längsachsen
X mit ihrer offenen Steckerseite 3 bzw. offenen Gegensteckerseite 4 zusammensteckbar
sind. Bei der Steckverbindung handelt es sich vorzugsweise um eine
wieder lösbare Steckverbindung.
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Als
Materialen für
die dargestellten Komponenten wird ein elektrisch leitfähiges metallisches Material
eingesetzt. Dargestellt sind vorliegend die metallischen Komponenten
für einen
Kontakt einer solchen Steckeranordnung. Prinzipiell können auch weitere
Kontakte durch innenliegende oder außen umgebende zusätzliche
Kontaktelemente ausgebildet werden. Üblicherweise, jedoch nicht
notwendig wird eine solche Steckeranordnung aus einem Stecker 1 und
einem Gegenstecker 2 insbesondere im jeweils rückwärtigen Abschnitt
außenseitig
von einem Gehäuse
aus insbesondere Kunststoff umgeben.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
sind der Stecker 1 und/oder der Gegenstecker 2 mittels
eines Tiefziehverfahrens aus einem metallischen Material geformt.
Dabei sind Abstufungen in dem im Wesentlichen zylindersymmetrischen
Umfang des Steckers 1 und des Gegensteckers 2 ausgebildet.
Der Einsatz des Tiefziehverfahrens wird insbesondere durch eine
sehr dünnwandige
Ausgestaltung der zylinderförmigen
Abschnitte des Steckers 1 und des Gegensteckers 2 ermöglicht.
Unter einer dünnwandigen
Ausgestaltung ist dabei die Wandstärke d relativ zu einer Länge 1 der
entsprechenden Wandung zu verstehen.
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Ein
vorderseitiger und an der offene Steckerseite 3 ausgebildeter
zylinderförmiger
Abschnitt des Steckers 1 bildet eine zylindrische Steckerwand 5 aus.
Die zylindrische Steckerwand 5 ist mit einer dünnen Wandstärke d relativ
zur Länge 1 in
axialer Richtung der zylindrischen Steckerwand 5 ausgebildet.
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Rückseitig
an der zylindrischen Steckerwand 5, d. h. dem aufsteckbaren
oder einsteckbaren Gegenstecker 2 abgewandt, geht die zylindrische
Steckerwand 5 über
eine verjüngende
Abstufung 6 in einen mittleren Abschnitt 7 über, welcher
zur Aufnahme von beispielsweise einem Innenstecker, Isolierteil oder
sonstigen Komponenten ausgestaltet ist. Der mittlere Abschnitt 7 geht über eine
weitere verjüngende
Abstufung 8 in einen rohrförmigen zylindrischen rückseitigen
Anschlussabschnitt 9 zum Anschließen eines Kabels über. Ein
blankes Kabelende kann rückseitig
in die Öffnung
des Anschlussabschnitts 9 eingeführt und darin verklemmt oder
eingelötet
werden. Möglich
ist auch die Durchführung
eines abgeschirmten und/oder isolierten Kabels durch den Anschlussabschnitt 9 bis
in den mittleren Abschnitt 7 und/oder den Bereich zwischen
der zylindrischen Steckerwand 5, um einen Innenkontakt
zu kontaktieren.
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Bei
einer solchen Ausgestaltung mit mehreren Abstufungen 6, 8 und
Abschnitten 5, 7, 9 des Steckers 1 ist
zu dessen Herstellung vorteilhaft ein Tiefziehverfahren möglich. Prinzipiell
können
aber auch andere Ausgestaltungen vorgesehen werden, beispielsweise
lediglich ein vorderseitiger zylindrischer Abschnitt, welche die
Steckerwand 5 ausbildet, ohne dass rückseitig zu der Steckerwand 5 ein
derartiger mittlerer Abschnitt 7 und/oder rückseitiger
Anschlussabschnitt 9 ausgebildet sind.
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Durch
die dünnwandige
Ausgestaltung mit vorzugsweise einer Wandstärke d kleiner 0,5 mm weist
die zylindrische Steckerwand 5 eine ausreichende Elastizität auf, um
auch ohne Ausbildung eines Schlitzes über eine entsprechend dimensionierte zylindrische
Gegensteckerwand 15 des Gegensteckers 2 geschoben
werden zu können.
Bevorzugt wird jedoch eine Ausgestaltung mit vorzugsweise nur einem
einzigen Schlitz 10, welcher von der offenen Steckerseite 3 her
in der zylindrischen Steckerwand in rückseitiger Richtung verlaufend
ausgebildet ist. Aufgrund der Dünnwandigkeit
der zylindrischen Steckerwand bietet bereits ein einziger derartiger
Schlitz 10 eine vorteilhafte Erhöhung der Federrate der gesamten
Steckeranordnung.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die zylindrische Steckerwand
Einprägungen 11 auf,
welcher derart ausgebildet sind, dass sie im zusammengesetzten Zustand
geringfügig
in Richtung der Gegensteckerwand 15 ragen. Solche Einprägungen 11 bieten
eine besonders gute Kontaktierung in Verbindung mit der elastischen
Federeigenschaft des Zylinders, welcher durch die Steckerwand 5 ausgebildet
wird. Bei der dargestellten Ausführungsform
einer zylindrischen Steckerwand 5, welche außenseitig über die
Gegensteckerwand 15 zu schieben ist, ragen die Einprägungen 11 entsprechend
in innenseitiger Richtung der Steckerwand 5.
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Der
Gegenstecker 2 besteht vorzugsweise ebenfalls aus einem
tiefgezogenen metallischen Element mit dem vorderseitigen, d. h.
in Richtung des Steckers 1 gewandten zylindrischen Abschnitt,
welcher die Gegensteckerwand 15 ausbildet. Rückseitig der
Gegensteckerwand 15, d. h. in vom Stecker 1 abgewandter
axialer Richtung, geht die Gegensteckerwand 15 über einen
außenseitig
abstehenden Flansch 16 in einen rückseitigen Anschlussabschnitt 17 über. Der
Flansch 16 kann als Anschlag ausgebildet sein. Der Anschlussabschnitt 17 dient
zur Einführung
und Kontaktierung und/oder zur Durchführung von Anschlusskabeln.
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In
vorteilhafter bevorzugter Ausgestaltung ist in der zylindrischen
Gegensteckerwand 15 eine umlaufende Rille bzw. Nut 18 ausgebildet,
welche als Gegenrastelement für
die Einprägungen 11 oder
zumindest einen Teil derartiger Einprägungen 11 des Steckers 1 dient.
Die Nut 18 kann vorzugsweise ebenfalls in Art eine Einprägung ausgebildet
sein. Insbesondere kann anstelle einer vollständig umlaufenden Nut auch eine
nur teilweise oder in mehreren Abschnitten ausgebildete Nut vorgesehen
sein.
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Vorzugsweise
ist auch die zylindrische Gegensteckerwand 15 aus einem
dünnwandigen
Material ausgebildet, so dass eine Herstel lung im Tiefziehverfahren
auf einfache Art und Weise und zugleich kostensparend möglich ist.
Insbesondere kann bei einer solchen Ausgestaltung von Stecker und
Gegenstecker auch ein kostengünstigeres
metallisches Material zu deren Herstellung ausgewählt werden.
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Die
Dimensionierung der zylindrischen Steckerwand 5 relativ
zur zylindrischen Gegensteckerwand 15 ist so gewählt, dass
ein Innendurchmesser id der zylindrischen Steckerwand 5 gleich
oder geringfügig
größer als
ein Außendurchmesser
ad der zylindrischen Gegensteckerwand 15 ausgebildet ist. Dies
ermöglicht,
die beiden Teile zunächst
vorteilhaft kraftfrei ineinander bewegen zu können. Eine Kontaktkraft und
eine gegenseitige Berührung
wird über die
Tiefe der Einprägungen 11 zusammen
mit der Wanddicke bzw. Wandstärke
d so abgestimmt, dass ein ausreichender mechanischer und elektrischer Kontakt
entsteht. Dabei werden vorzugsweise übliche Steck- bzw. Ziehkräfte von
ca. 5 bis 40 N eingestellt.
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Vorteilhaft
ist insbesondere der flexible Kontaktbereich, welcher seine Flexibilität aus dem
Umfang des Zylinders, d. h. aus der zylindrischen Steckerwand 5 holt.
Die Länge
des Umfangs ist dabei der wirksame Biegearm sowohl bei einer Ausgestaltung
ganz ohne Schlitz als auch bei einer Ausgestaltung mit einem einzigen
Schlitz 10. Im Fall eines außenseitig aufsteckbaren Steckers
kann die offene Steckerseite 3 des Steckers 1 vorteilhaft
etwas nach außen
umgebogen sein, um das Einstecken der offenen Gegensteckerseite 4 des
Gegensteckers 2 zu erleichtern.
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Die
Flexibilität
der zylindrischen Steckerwand 5 in der Ausgestaltung ganz
ohne Schlitz wird durch die Einprägungen und die Wandstärke d sowie die
Elastizitätseigenschaften
des verwendeten Materials bestimmt. Eine solche ungeschlitzte zylindrische Steckerwand
bringt eine Federwirkung bzw. ein elastisches Verhalten in Verbindung
mit den als Kontaktpunkten ausgebildeten Einprägungen 11 auf. Durch die
innenseitig in Rich tung der Gegensteckerwand 15 ragenden
Einprägungen 11 wird
der die Steckerwand ausbildende Zylinder leicht deformiert bzw. leicht
unrund. Der Gegenstecker 2 drückt beim Steckvorgang den deformierten
Zylinder wenigstens teilweise in seine Ausgangslage zurück.
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Eine
Einhaltung üblicher
Steck- und Zugkräfte
von ca. 5–40
N ist dabei unter Einhaltung enger Toleranzen möglich, da die Biegearme von üblicherweise
laschenförmigen
Steckerelementen in Steckrichtung verkürzt sind auf den Abstand zwischen
den Einprägungen 11.
Durch den bevorzugten und insbesondere einzelnen Schlitz 10 wird
der gesamte Umfang der zylindrischen Steckerwand 5 zum
Biegearm, so dass mehr Elastizität
und eine bessere Abstimmung auf die gewünschten einwirkenden Kräfte ermöglicht werden.
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Bevorzugte
Elemente einer solchen Steckeranordnung bzw. insbesondere eines
entsprechenden Steckers 1 sind somit einzeln und bevorzugt
in Verbindung mit einem dünnwandigen
Zylinder zur Ausbildung der zylindrischen Steckerwand 5 kleine
Einprägungen 11 und/oder
ein Schlitz 10. In der Steckerwand 5 sind somit
bevorzugt kleine Einprägungen 11 am
Umfang verteilt angebracht. Solche Einprägungen 11 stellen
bevorzugte Kontaktpunkte dar und können, sofern der Gegenstecker 2 eine
entsprechende Rille bzw. Nut 18 aufweist, zusätzlich als Rastpunkte
eingesetzt werden.
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Für eine solche
Funktion ist eine gewisse Elastizität bzw. Federeigenschaft des
Zylinders, welcher durch die Steckerwand 5 ausgebildet
wird, erforderlich. Entgegen bekannter Geometrien, bei denen in
Richtung der Steckachse X mehrere Schlitze eingebracht werden, so
dass einzelne, für
sich unabhängig
arbeitende Federarme entstehen, wird bei der bevorzugten Steckeranordnung
die Elastizität
des Materials im Umfangsbereich der Steckerwand 5 ausgenutzt.
Um die Federrate eines solchen Systems zusätzlich zu erhöhen, kann
vorzugsweise ein nur einzelner Schlitz 10 in der Steckerwand 5 ausgebildet sein.
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Bevorzugt
wird besonders eine dünnwandige
Steckerwand 5 mit einer Wandstärke d klein gegenüber einer
Länge 1 des
entsprechenden Abschnitts. Im Niederspannungsbereich wird vorzugsweise
eine Wandstärke
d kleiner 0,5 mm, insbesondere kleiner 0,25 mm eingesetzt, wobei
die Länge des
Abschnitts vorzugsweise größer 0,5
cm, insbesondere größer 0,75
cm ist.