DE10311507A1 - Elektrischer Steckverbinder - Google Patents

Abstract

Elektrischer Steckverbinder mit einem Gehäuse (1), mit im Gehäuse (1) angeordneten, an elektrische Leiter (14) angeschlossenen Anschlusskontakten und mit einer Durchführungsöffnung (8) für die Leiter (14) im Gehäuse (1), wobei mindestens zwei die Leiter (14) zwischen sich fixierende Klemmbacken am Gehäuse (1) vorgesehen sind und wobei die Klemmbacken von einem Schrumpfkörper mit der Klemmkraft beaufschlagt und in ihrer Klemmstellung fixiert werden als Zugentlastung für die Leiter (14).

Description

• Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Steckverbinder haben ein Gehäuse mit einer Durchführungsöffnung für elektrische Leiter. An die Leiter angeschlossen sind elektrische Anschlusskontakte. Die Anschlußkontakte sind je nach Funktion als Steckerkontakte oder Buchsenkontakte ausgestaltet. Die Stecker- und Buchsenkontakte eines Steckerpaars sind dementsprechend kompatibel zueinander ausgebildet. Als Sonderbauform existieren auch Steckverbinder, die sowohl mit Stecker- als auch mit Buchsenkontakten bestückt sind. Schließlich sind auch sogenannte hermaphroditische Steckverbinder bekannt. Als elektrische Anschlusskontakte sind hier auch Schutzleiterkontakte mit umfasst. Die Verbindung der elektrischen Leiter des Steckverbinders mit den Anschlusskontakten ist als Crimpverbindung, Schraubverbindung, Klemmverbindung, Schneidklemmverbindung oder stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise Lötverbindung oder Schweißverbindung ausgeführt.
• Im fertig montierten Zustand wird ein Steckverbinder üblicherweise mit einem hierzu komplementären anderen Steckverbinder zusammengesteckt. Beide Steckverbinder bilden dann eine elektrischleitende Steckkupplung miteinander aus. Üblicherweise sind diese Steckkupplungen so ausgestaltet, dass sie beliebig oft montiert und demontiert werden können. Die jeweiligen Steckverbinder können also beliebig oft ineinander gesteckt und anschließend wieder auseinandergezogen werden.
• Beim Lösen der Steckverbindung, also beim Auseinanderziehen der die Kupplung bildenden Steckverbindung ist es jedoch problematisch, wenn der Bediener die Steckverbinder nicht am Gehäuse anfasst und dann auseinanderzieht, sondern das aus dem Gehäuse herausführende Leitungskabel umfasst und einen oder beide Steckverbinder beim Lösen der Steckverbindung am Leitungskabel zieht.
• Hierbei besteht die große Gefahr, dass die vorerwähnte Verbindung zwischen den einzelnen Leitern und den ihnen zugeordneten Kontakten beschädigt wird. Bei einer Beschädigung der Verbindung zwischen Leiter und Anschlusskontakt besteht vor allem die Gefahr, dass die anschließend wieder miteinander verkuppelten Steckverbinder scheinbar noch funktionsfähig sind und die Verbindung zwischen Anschlußkontakt und elektrischem Leiter während des Betriebs weiter zerstört wird. In Extremfällen kann dies zu Bränden oder ähnlichen Unglücksfällen führen.
• Es ist deshalb bekannt, am Steckverbinder eine Zugentlastung vorzusehen. Diese Zugentlastung hat die Funktion, eine in das Leitungskabel eingeleitete Zugkraft aufzunehmen, so dass diese von der Zugentlastung aufgefangen wird, so daß bei einem Auseinanderziehen der Verbindung an den Leitungskabeln eine Beschädigung der Verbindung zwischen den Leitern und den Anschlusskontakten unterbleibt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder mit einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Zugentlastung anzugeben. Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise auch für sich selbst gesehen erfinderische Weiterbildungen der Erfindung.
• Nach seinem Anspruch 1 besteht der erfindungsmäßige elektrische Steckverbinder aus seinem Gehäuse und aus einer Durchgangsöffnung zur Einführung von elektrischen Leitern in das Gehäuse. Der Grundgedanke der Erfindung besteht in einer als Reibgehemme ausgebildeten Zugentlastung. Die Klemmelemente des Reibgehemmes sind hierbei mindestens zwei die Leiter zwischen sich klemmend fixierende Klemmbacken, welche ihrerseits am Gehäuse fixiert sind sowie ein die Klemmbacken in ihrer Montageendstellung mit der Klemmkraft beaufschlagender Schrumpfkörper. Der die Klemmbacken in ihrer Montageendstellung fixierende Schrumpfkörper dient folglich als Kraftspeicher für die Klemmverbindung.
• Ein Vorteil der Erfindung liegt in der einfachen Montage des Steckverbinders. Zunächst werden die vorzugsweise mit elektrischen Anschlusskontakten bereits vorkonfektionierten Leiter in das Gehäuse eingebracht. Anschließend muss nur noch der Schrumpfkörper aufgeschrumpft werden. Während des Aufschrumpfens drückt der Schrumpfkörper zugleich die Klemmbacken an die aus dem Gehäuse hinausstehenden Leiter. Der Schrumpfkörper hat also eine Doppelfunktion. Zum einen bringt er die Klemmbacken aus ihrer Ausgangsstellung in ihre die Leiter klemmende Montageendstellung. Zum anderen dient der Schrumpfkörper in dieser Montageendstellung als Kraftspeicher für das Reibgehemme. Hinsichtlich der Wirkungsweise der hier erwähnten Reibgehemme sei verwiesen auf „Krause" Konstruktionselemente der Feinmechanik", 2. Auflage, Karl Hanser Verlag München – wie 1993 (ISBN 3-446-16530-4).
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der stufenlosen Anpassbarkeit der Zugentlastung an den Außendurchmesser der zu fixierenden Leiter nebst ihren Isoliermänteln, also der zu fixierenden Leitung. Infolge dieser stufenlosen Anpassbarkeit sind mögliche Toleranzschwankungen von vornherein ausgeglichen. Die Schrumpfverbindung gewährleistet deshalb einen durchgängigen Toleranzausgleich bei der Massenfertigung von Steckverbindern. Schließlich ist die Montage vereinfacht, weil außer den Klemmbacken nur ein einziges weiteres Teil zur Realisierung der Zugentlastung erforderlich ist. Weitere Teile wie Schrauben oder Ähnliches entfallen. Schließlich ist die so geschaffene Zugentlastung auch manipulationssicher, weil der Schrumpfkörper ohne Beschädigung in der Regel nicht mehr vom Steckverbinder entfernt werden kann.
• Die im Anspruch 2 vorgeschlagene Ausbildung des Schrumpfkörpers als Schrumpfschlauch hat den Vorteil, dass der Schrumpfschlauch einfach über die vorzugsweise mit den Anschlusskontakten vorkonfektionierten Leiter geschoben werden kann bzw. die Leiter einfach durch den Schrumpfschlauch hindurchgeschoben werden können. Des Weiteren kann der Schrumpfschlauch auf einen am Gehäuse vorgesehenen zylinderförmigen Anschlussflansch oder Montagestutzen aufgeschoben werden zur Vormontage vor dem Schrumpfen. Die Ausgestaltung als Schrumpfschlauch erleichtert die Montage des Schrumpfkörpers folglich. In weiterer Ausgestaltung nach Anspruch 3 kann der Schrumpfschlauch zugleich als Verschlusskappe für die Durchführungsöffnung verwendet werden. Dadurch, dass sich der Schrumpfschlauch sowohl an einen entsprechend ausgebildeten Öffnungsrand der Durchführungsöffnung einerseits und die äußere Ummantelung der Leiter andererseits fest anschmiegt, können sogar hohe Dichtigkeitsanforderungen realisiert werden. Der Schrumpfschlauch hat neben seiner Funktion als Kraftspeicher für das Reibgehemme noch die Funktion einer Abdichtkappe für die Durchführungsöffnung.
• Die Ansprüche 4 und 5 beinhalten Weiterbildungen des Gehäuses zur besseren Fixierung des Schrumpfschlauchs sowohl bei der Montage als auch im Montageendzustand. Bei der Vormontage dienen die Formvorsprünge bzw. die Ringwülste als formschlüssige Vorfixierung für den Schrumpfschlauch während des Schrumpfvorgangs. Nach dem Schrumpfen verkrallt sich das Schlauchmaterial in den zwischen den Formvorsprüngen gebildeten Vertiefungen, welche im Falle der Ringwülste gemäß Anspruch 5 als Ringnuten ausgestaltet sind. Neben der kraftschlüssigen Schrumpfverbindung kommt noch ein zusätzlicher Formschluss zwischen Schrumpfschlauchmaterial und den Formvorsprüngen bzw. Ringwülsten hinzu.
• Anspruch 6 betrifft die zweckmäßige Bündelung der einzelnen mit den Anschlusskontakten verbundenen Leiter zu einem kompakten Leitungskabel. Dieses Leitungskabel ist durch den Schrumpfschlauch hindurchgeführt. Der äußere Isolierungsmantel des Leitungskabels endet erst im Gehäuse des Steckverbinders. Aus dem Ende im Gehäuse stehen sodann die einzelnen Leiterenden hinaus, um mit den Anschlusskontakten verbunden zu werden.
• Die Ansprüche 7 bis 10 betreffen Weiterbildungen der Klemmbacken. Die in Anspruch 7 vorgeschlagene Anordnung der Klemmbacken im Bereich des Öffnungsrandes der Durchführungsöffnung sorgt für eine Verlagerung der Wirkstellen des Reibgehemmes an denjenigen Bereich des Gehäuses, aus welchem das Leitungskabel austritt. Die in Anspruch 8 vorgeschlagene schwenkbare Lagerung der Klemmbacken hat den Vorteil, dass sich die Klemmbacken während des Schrumpfungsprozesses des Schrumpfkörpers kontinuierlich und ohne Widerstand auf die Leiter bzw. das Leitungskabel zubewegen können und sich kontinuierlich an die äußere Isolierungsschicht anschmiegen können. Diese Maßnahme begünstigt die Montage und den Toleranzausgleich während der Montage gleichermaßen.
• Die in Anspruch 9 vorgeschlagene rechteckförmige Ausgestaltung der Klemmbakken verleiht ihnen einen sehr großen wirksamen Hebelarm. Außerdem begünstigt diese rechteckförmige Ausgestaltung die kontinuierliche Verjüngung des insbesondere als Schrumpfschlauch ausgebildeten Schrumpfkörpers vom Gehäuse mit tendenziell größerem Durchmesser hin zum Leitungskabel bzw. den einzelnen Leiter mit tendenziell kleinerem Durchmesser als das Gehäuse.
• Anspruch 10 betrifft eine Weiterbildung der schwenkpaddelartig ausgebildeten Klemmbacken nach Anspruch 9. Hierbei wirken letztlich nur die Stirnflächen der leitungsseitigen Schmalseite der Schwenkpaddel als auf die Leiter bzw. das Leitungskabel einwirkende Klemmflächen, während die übrige Rechteckfläche der Schwenkpaddel zum einen als Hebelarm für eine gute Kraftübertragung und zum anderen als Schutz für die Leiter bzw. das Leitungskabel im Bereich der Durchgangsöffnung wirksam ist. Schließlich wirken die rechteckförmigen Schwenkpaddel zusätzlich als stützendes Skelett innerhalb des aufgeschrumpften Schrumpfkörpers, insbesondere des aufgeschrumpften Schrumpfschlauchs.
• Anspruch 11 betrifft eine Ausführungsform des Steckverbinders mit einem zylinderförmigen Steckergehäuse und mit an diese Zylinderform besonders angepassten als Schwenkpaddel ausgestalteten Klemmbacken.
• Anspruch 12 beinhaltet eine weitere Anpassung der Schwenkpaddel an die zylindrischen bzw. gerundeten Außenkonturen des Gehäuses nach Anspruch 11 einerseits und der Leiter bzw. des Leitungskabels andererseits.
• Nach Anspruch 13 ist schließlich vorgeschlagen, auch auf den Außenflächen der Klemmbacken, insbesondere der als Schwenkpaddel ausgestalteten Klemmbakken Formvorsprünge vorzusehen, deren Funktion exakt dieselbe ist wie diejenige der in Anspruch 4 oder in Anspruch 5 vorgeschlagenen Formvorsprünge.
• Nach der Lehre des Anspruchs 14 sind auf den Klemmbacken Profilvorsprünge vorgesehen. Diese Profilvorsprünge dienen zur Profilierung der Klemmbacken, um eine möglichst hohe Reibung zwischen den Klemmbacken einerseits und den von ihnen geklemmten Leitern andererseits zu erhöhen. Die Profilvorsprünge dienen also zur Erhöhung des Wirkungsgrads des als Zugentlastung wirksamen Reibgehemmes. Die Profilvorsprünge können hierbei als Spitzen, Krallen, Rippen oder Nuten ausgeführt sein. Es sind auch andere geometrische Formen von geeigneten Profilvorsprüngen denkbar. Neben der Funktion als Zugentlastung dienen diese Profilvorsprünge zudem auch als Schubentlastung und insbesondere als Verdrehsicherung für das Leitungskabel im Schrumpfkörper. Insbesondere die Verdrehsicherung verhindert Undichtigkeiten in dem Bereich, in welchem der als rückwärtige Verschlusskappe wirksame Schrumpfschlauch am Außenmantel des Leitungskabels bündig anliegt.
• Anhand eines in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung weiter erläutert. Es zeigen:
• 1 das leere Gehäuse des Steckverbinders mit angeformtem Schwenkpaddel,
• 1a eine Draufsicht auf das Kontaktende des Gehäuses gemäß Pfeil 1 in 1 mit bereits eingeschobenen Anschlusskontakten,
• 2 das Gehäuse gemäß 1 mit eingeschobenem Leitungskabel und daran bereits vorkonfektionierten Anschlusskontakten,
• 3 die in 2 gezeigte Gehäuse-, Leitungs- bzw. Anschlusskontaktkombination mit in den Montageendzustand verschwenkten Schwenkpaddeln,
• 4 die Anordnung gemäß 3 mit aufgeschobenem Schrumpfschlauch vor der Wärmebehandlung sowie
• 5 den fertigen Steckverbinder.
• Das in 1 dargestellte zylinderförmige Gehäuse 1 weist an seinem Kontaktende 2 einen Berührungsschutz 3 auf. In den Öffnungen 4 des Berührungsschutzes 3 liegen die in 1a montierten Anschlusskontakte 16, im Falle des Ausführungsbeispiels Steckerstifte ein. In 1a ist erkennbar, dass nur die oben rechts dargestellte Öffnung 4 kreisrund ist. Die beiden anderen die Anschlusskontakte 16 aufnehmenden Öffnungen haben eine von der Kreisform abweichende Freiform. Diese unregelmäßige Freiform dient zur Schaffung einer Steckkodierung. Ziel dieser Steckkodierung ist es, nur technisch konstruktiv miteinander kompatible Steckverbinder zu einer Steckkupplung zusammenstecken zu können. In 1a schließlich erkennbar ist die Verriegelungsöffnung 17 zur Aufnahme beispielsweise eines Schnapphakens einer mechanischen Verriegelung für die Steckverbinder im gekoppelten Zustand.
• Dem Kontaktende 2 abgewandt ist das Anschlussende 5 des Gehäuses 1. Das Gehäuse 1 weist zum Anschlussende 5 einen gegenüber dem eigentlichen Gehäusekörper zurückspringenden Montagestutzen 6 auf. Der Montagestutzen 6 trägt zwei Ringwülste 7. Der Montagestutzen 6 bildet zugleich den Öffnungsrand der Durchführungsöffnung 8 des Gehäuses 1. Auf der Stirnseite des Montagestutzens 6 sind an Filmscharnieren 9 Schwenkpaddel 10 gelagert. Die Schwenkpaddel 10 weisen an ihren den Filmscharnieren 9 abgewandten leitungsseitigen Schmalseiten 11 jeweils Abflachungen 12 auf.
• Zur Montage des Steckverbinders werden die im Leitungskabel 13 zusammengefassten Leiter 14 zunächst mit den Anschlusskontakten 16 verbunden, nämlich zusammengecrimpt. Diese vorkonfektionierte Einheit aus Anschlusskontakten 16 und Leitern 14 wird sodann, was 2 zeigt, durch die Durchführungsöffnung 8 in das Gehäuse 1 eingeschoben. 2 zeigt diese Einschubstellung der Leitungskabel-Anschlusskontakt-Baugruppe. Sodann wird der Schrumpfschlauch 15 über den Montagestutzen 6 und somit auch über die aus dem Montagestutzen radial hervorstehenden Ringwülste 7 geschoben bis er am Grundkörper des Gehäuses 1 anliegt. Die Ringwülste 7 fixieren den Schrumpfschlauch 15 in seiner in 4 dargestellten Stellung vor der Wärmebehandlung.
• Infolge der Wärmebehandlung schrumpft das Material des Schrumpfschlauchs 15 zusammen. Durch die Schrumpfung des Materials des Schrumpfschlauchs 15 werden zugleich die Klemmkräfte auf die Schwenkpaddel 10 übertragen. Infolge der Schrumpf- bzw. Klemmkräfte schwenken die Schwenkpaddel 10 um ihre Filmscharniere 9 in Richtung auf das Leitungskabel 13 bis sie ihre Montageendstellung erreicht haben, in der ihre den Filmscharnieren 9 abgewandte Stirnseiten mit den Abflachungen 12 am Außenmantel des Leitungskabels 13 fest anliegen. Diese Anlagestellung der Abflachungen 12 der Schwenkpaddel 10 zeigt 3. In 3 ist gut erkennbar, dass sich die Abflachungen 12 wegen ihrer Konkavität besonders gut an den Außenmantel des Leitungskabels 13 anschmiegen und dabei die Klemmkraft über den großen Hebelarm zwischen dem Filmscharnier 9 und der leitungsseitigen Schmalseite 11 der Schwenkpaddel 10 übertragen. 3 zeigt also die Montageendstellung der Schwenkpaddel 10 bei nachträglich entferntem Schrumpfschlauch 15.
• Den fertigen Steckverbinder hingegen zeigt 5. Dort ist zum einen der geschrumpfte Schrumpfschlauch 15 erkennbar, der die Schwenkpaddel 10 in ihrer in 3 dargestellten Klemmstellung hält. Der Schrumpfschlauch 15 ist hierbei vom Gehäuse 1 zum Leitungskabel 13 hin deutlich verjüngt. Ferner ist in 5 gut erkennbar der durch die Ringwülste 7 gebildete Formschluss zwischen Gehäuse 1 und Schrumpfschlauch 15. Der Schrumpfschlauch 15 schmiegt sich sowohl an die Ringwülste 7 als auch an den Außenmantel des Leitungskabels 13 an und bildet somit zugleich eine sehr dichte rückwärtige Verschlusskappe für den Steckverbinder.

1

Gehäuse

2

Kontaktende

3

Berührungsschutz

4

Öffnung

5

Anschlussende

6

Montagestutzen

7

Ringwulst

8

Durchführungsöffnung

9

Filmscharnier

10

Schwenkpaddel

11

leitungsseitige Schmalseite

12

Abflachung

13

Leitungskabel

14

Leiter

15

Schrumpfschlauch

16

Anschlusskontakt

17

Verriegelungsöffnung

Claims (15)

1. Elektrischer Steckverbinder mit einem Gehäuse (1), – mit einer Durchführungsöffnung (8) für elektrische Leiter (14) gekennzeichnet durch – mindestens zwei die Leiter (14) zwischen sich fixierenden Klemmbacken am Gehäuse und – einen die Klemmbacke mit der Klemmkraft beaufschlagenden und in ihrer Klemmstellung fixierenden Schrumpfkörper als Zugentlastung für die Leiter (14).
2. Steckverbinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schrumpfschlauch (15) als Schrumpfkörper.
3. Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfschlauch (15) die Leiter (14) tüllenartig umschließt und eine Abdichtkappe für die Durchführungsöffnung (8) bildet.
4. Steckverbinder nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, gekennzeichnet durch Formvorsprünge am Gehäuse (1) zur zusätzlichen formschlüssigen Fixierung des Schrumpfschlauchs (15) am Gehäuse (1).
5. Steckverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formvorsprünge als Ringwülste 7 ausgebildet sind.
6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Leiter (14) zu einem Leitungskabel (13) gebündelt sind.
7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken am Öffnungsrand der Durchführungsöffnung (8) fixiert sind.
8. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken am Gehäuse (1) schwenkbar gelagert sind.
9. Steckverbinder nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch im wesentlichen rechteckförmige Schwenkpaddel (10) als Klemmbacken.
10. Steckverbinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schwenkpaddel (10) jeweils mittels eines Filmscharniers (9) mit einer scharnierseitigen Schmalseite am Gehäuse (1) schwenkgelagert sind und – dass die Stirnfläche der der scharnierseitigen Schmalseite abgewandten leitungsseitigen Schmalseite (11) Abflachungen (12) aufweist zur Bildung einer Klemmfläche.
11. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein zylinderförmiges Gehäuse (1) mit einem Kontaktende (2) mit Anschlusskontakten (16), mit einem dem Kontaktende (2) abgewandten Anschlussende (5) mit der Durchführungsöffnung (8) und mit mehreren, vorzugsweise vier nach Art von Zähnen einer Stirnverzahnung vom Öffnungsrand der Durchführungsöffnung (8) abstehenden Schwenkpaddeln (10).
12. Steckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkpaddel (10) und deren Abflachungen (12) konkav gekrümmt sind zur flächigen Anschmiegung an das Leitungskabel (13).
13. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch Formvorsprünge auf den dem Schrumpfkörper zugewandten Außenflächen der Schwenkpaddel (10).
14. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch Profilvorsprünge auf den Klemmbacken zur Steigerung der zwischen den Leitern (14) und den Klemmbacken wirksamen Reibung.
15. Steckverbinder nach Anspruch 14 gekennzeichnet durch Profilvorsprünge auf den Abflachungen (12).