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1. WO2008089588 - KONTAKTVORRICHTUNG, STECKVERBINDER MIT EINER SOLCHEN KONTAKTVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM MONTIEREN EINES SOLCHEN STECKVERBINDERS

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

BESCHREIBUNG

KONTAKTVORRICHTUNG, STECKVERBINDER MIT EINER SOLCHEN

KONTAKTVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM MONTIEREN EINES

SOLCHEN STECKVERBINDERS

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Kontakte. Sie betrifft eine Kontaktvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin einen Steckverbinder mit einer solchen Kontaktvorrichtung sowie ein Verfahren zum Montieren eines solchen Steckverbinders.

STAND DER TECHNIK

In der Automobilindustrie werden in die Fahrzeuge zunehmend HF-Systeme

(GPS, Aussenantenne für Mobilfunk, Autoradio etc.) integriert, für die im Fahrzeug Koaxialkabel verlegt und angeschlossen werden müssen. Für derartige koaxiale Auto-Steckverbinder sind in den USA und in Europa Normen eingeführt worden, um Systeme unterschiedlicher Zulieferer miteinander kompatibel zu machen. In den USA existiert die Norm SAE/USCAR-18, der in Europa die Norm DIN 72594-1 (FAKRA) entspricht. International gilt die Norm ISO-20860-1.

Von der Anmelderin werden in diesem Zusammenhang bereits automobile
Steckverbinder angeboten, die unter der Bezeichnung ARC (Automotive
Radiofrequency Connectors) zusammengefasst werden, und die als HF-Steckverbinderfamilie speziell für Telematik-, Multimedia-, Safety- und Security-Anwendungen in Automobilen und LKWs entwickelt worden sind.

Innerhalb dieser Familie gibt es Winkelsteckverbinder, bei denen das zu
verbindende Koaxialkabel in der Regel um 90° abgewinkelt zur Steckrichtung bzw. Steckerachse in den Steckverbinder eingeführt wird.

Bei derartigen abgewinkelten Steckverbindern ist der Innenleiter üblicherweise aus zwei Kontaktstücken zusammengesetzt, die bei der Montage des Steckverbinders senkrecht zueinander orientiert ineinander gesteckt werden. Dazu ist das in Steckrichtung orientierte erste Kontaktstück, das als massives Drehteil ausgebildet ist, am Ende mit einer Gabel versehen, in die senkrecht dazu ein mit dem
Innenleiter des Koaxialkabels verbundener stiftartiges zweites Kontaktstück eingesteckt wird. Derartige Winkelsteckverbinder für den automobilen Bereich sind beispielsweise in der DE-A1-10 2004 041 809 oder der DE-B3-103 39 965 offenbart.

Die aus den zwei Kontaktstücken gebildete Kontaktvorrichtung stellt das
Kernstück eines solchen Steckverbinders dar. Sie soll einerseits leicht und kostengünstig in grossen Stückzahlen herstellbar sein. Andererseits soll die Montage des Steckverbinders einfach und zuverlässig und im Hinblick auf die koaxiale Geometrie mit gleich bleibender Präzision möglich sein. Schliesslich soll die Kontaktvorrichtung auch unter erschwerten Umweltbedingungen,
insbesondere stossartigen Erschütterungen und frequenzvariablen Vibrationen, wie sie im Automobilbereich vorkommen, sicher und ohne Einbussen am
Funktionsumfang funktionieren.

Aus dem Bereich der elektrischen Anschlüsse sind unter der Bezeichnung „push-in connectors" Vorrichtungen bekannt, bei denen elektrische Leiter beim
Einstecken in eine entsprechende Aufnahmevorrichtung eine Klemmzunge federnd beiseite schieben, die sich nach dem Einstecken an den elektrischen Leiter klemmend anlegt und ein Herausziehen des Leiters verhindert (siehe z.B. die US-A1 -2005/0282429 oder die US-A-6,080,008 oder die US-A-4,824,395 oder die US-A-4,397,514 oder, die US-A-3,945,711 ). Diese bekannten Vorrichtungen sind jedoch sehr aufwändig in Konstruktion und Montage, sind für einen
rechtwinkligen Steckverbinder nicht besonders geeignet, und sind nicht optimal an eine koaxiale Leitergeometrie angepasst.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktvorrichtung zu schaffen, die für den Einsatz als Innenleiter in den eingangs genannten Winkelsteckern besonders geeignet ist, und die genannten Forderungen erfüllt, sowie einen Steckverbinder mit einer solchen Kontaktvorrichtung und ein Verfahren zu dessen Montage anzugeben.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 , 10 und 15 gelöst. Wesentlich für die Kontaktvorrichtung nach der Erfindung ist eine
Klemmvorrichtung mit einer federnden Klemmzunge, welche schräg zur
Einsteckrichtung angeordnet ist und beim Einstecken des zweiten Kontaktstücks federnd zurückweicht, wobei die Klemmvorrichtung ein in Einsteckrichtung vor der Klemmzunge angeordnetes Führungsteil mit einem ersten Loch umfasst, und die Klemmzunge ein zweites Loch aufweist, derart, dass das zweite Kontaktstück beim Einstecken in das erste Kontaktstück durch beide Löcher hindurch gesteckt wird. Durch diese Konfiguration wird auf besonders einfache Weise eine präzise und sichere Dreipunktlagerung des zweiten Kontaktstücks im ersten Kontaktstück herbeigeführt, die einen genau definierten und sicheren Sitz der
Kontaktvorrichtung auch bei schwierigen Umweltbedingungen gewährleistet.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Löcher kreisrund und annähernd gleich gross sind, und dass das zweite
Kontaktstück einen näherungsweise zylindrischen Steckerteil aufweist, der im Durchmesser den beiden Löchern angepasst ist.

Wenn der Führungsteil des ersten Kontaktstücks zungenförmig ausgebildet ist, kann das erste Kontaktstück vollständig aus einem Blech hergestellt werden.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Kontaktstück einen sich entlang einer Längsachse erstreckenden, länglichen Körper aufweist, an dessen einem Ende die Klemmvorrichtung und an dessen anderem Ende ein Buchsenteil angeordnet sind, dass die Einsteckrichtung des zweiten Kontaktsstücks mit der Längsachse einen rechten Winkel einschliesst, und dass das erste Kontaktstück als einstückiges Stanzbiegeteil ausgebildet ist.

Insbesondere kann der Körper des ersten Kontaktstücks ein im Wesentlichen dreieckiges Querschnittsprofil aufweisen, wobei der Buchsenteil durch drei axial orientierte, um jeweils 120° versetzt angeordnete Kontaktfedem gebildet wird. Alternativ zum dreieckigen Querschnittsprofil des Körpers kann aber auch ein rundes Querschnittsprofil vorgesehen werden. Die Ausbildung der Kontaktfedern kann in diesem Fall beibehalten werden.

Eine andere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite
Kontaktstück sich in entlang einer Längsachse erstreckt und am einen Ende einen zylindrischen Steckerteil zum Einstecken in das erste Kontaktstück und am anderen Ende einen Anschlussteil zum Anschliessen eines Kabels aufweist, und dass das zweite Kontaktstück als einstückiges Stanzbiegeteil ausgebildet und der Anschlussteil zum Herstellen einer Crimpverbindung mit dem Kabel vorgesehen ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Steckverbinders zeichnet sich dadurch aus, dass der Steckverbinder und der Aussenleiter um einen Winkel von etwa 90° abgewinkelt sind, dass das erste Kontaktstück im Aussenleiter mittels eines im wesentlichen zylindrischen Dielektrikums
konzentrisch gehalten ist, dass auf den Aussenleiter ein Gehäuse aufgeschnappt ist, und dass am Aussenleiter Rastzungen zum Einrasten des Gehäuses vorgesehen sind.

Zusätzlich kann mit Vorteil im Gehäuse ein mit der Hand betätigbarer
Verriegelungsmechanismus integriert sein, welcher ein lösbares Einrasten des Steckverbinders in einem Gegenstück ermöglicht.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im
Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 in zwei verschiedene Seitenansichten (1a und 1b) das erste
Kontaktstück einer Kontaktvorrichtung gemäss einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 das erste Kontaktstück aus Fig. 1 in einer perspektivischen
Darstellung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die vollständige Kontaktvorrichtung mit dem ersten Kontaktstück aus Fig. 1 und dem zugehörigen zweiten
Kontaktstück im eingesteckten Zustand;

Fig. 4 in zwei verschiedenen Seitenansichten (4a und 4b) die
Kontaktvorrichtung aus Fig. 3;

Fig. 5 die Kontaktvorrichtung aus Fig. 3 in einer perspektivischen
Darstellung;

Fig. 6 in zwei Schnittansichten (6a und 6b) und einer Seitenansicht (6c) einen abgewinkelten Steckverbinder mit der Kontaktvorrichtung
aus Fig. 3-5 und das anzuschliessende Koaxialkabel vor dem
Anschluss;

Fig. 7 in zwei perspektivischen Darstellungen (7a und 7b) den
Steckverbinder aus Fig. 6; und

Fig. 8 in zwei Schnittansichten (8a und 8b) und einer Seitenansicht (8c) den abgewinkelten Steckverbinder aus Fig. 6 nach dem Anschluss des Koaxialkabels.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In den Fig. 6 bis 8 ist in verschiedenen Schnitt- und Seitenansichten ein
abgewinkelter Steckverbinder gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Der Steckverbinder 40 dient vorzugsweise zum lösbaren Anschliessen von Koaxialkabeln 27 im Automobilbereich, um Signale bis zu Frequenzen im GHz-Bereich in vorhandene elektronische Geräte (Radio, Mobilfunk, GPS etc.) einzukoppein oder aus den Geräten auszukoppeln. Der Steckverbinder 40 entspricht dabei einer Internationalen Norm und kann kodiert werden, um Fehlanschlüsse zu vermeiden.

Der Steckverbinder 40 umfasst ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 41 mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsprofil. Das Gehäuse 41 hat im unteren Bereich eine weitgehend zylindrische Durchgangsöffnung, mit der es auf den einen (in Fig. 6-8 horizontalen) zylindrischen Abschnitt eines rechtwinklig abgewinkelten Aussenleiters 35 aufgeschoben und aufgeschnappt ist. Für das Aufschnappen sind am Umfang des Aussenleiters 35 verteilt Rastzungen 36 angeordnet, die in dafür vorgesehenen Vertiefungen an der Innenwand der Durchgangsöffnung des Gehäuses 41 einrasten.

Oberhalb der zylindrischen Durchgangsöffnung ist in Gehäuse 41 ein mit der Hand betätigbarer (lösbarer) Verriegelungsmechanismus 42 integriert, der mit einem hakenförmigen Element am (in den Figuren nicht dargestellten) Gegenstück des Steckverbinders 40 zusammenwirkt. Der Verriegelungsmechanismus 42 umfasst einen parallel zur Steckrichtung liegenden, elastisch verschwenkbaren Rastbügel 43, der durch ein mittels zwei Schlitzen 45, 46 gebildetes Betätigungselement 44 auf der Oberseite des Gehäuses 41 über eine integrierte Wippe 47 durch
Aufwärtsschwenken entriegelt werden kann. Der gesamte
Verriegelungsmechanismus ist einstückig und am Gehäuse 41 angespritzt.

Im den beiden rechtwinklig zueinander abgewinkelten Teilen des Aussenleiters 35 sind rechtwinklig zueinander zwei Kontaktstücke 10 und 20 angeordnet, die ineinander gesteckt eine Kontaktvorrichtung 30 gemäss Fig. 3-5 bilden. Die beiden Kontaktsstücke 10 und 20 sind in den beiden Armen des Aussenleiters 35 jeweils konzentrisch gelagert und bilden den Innenleiter des koaxialen Steckverbinders 40. Das erste Kontaktstück 10, das in den Fig. 1 und 2 für sich allein im Detail dargestellt ist, ist ein einstückiges Stanzbiegeteil aus einem elektrisch gut leitenden, oberflächenveredelten Metallblech mit guten Federeigenschaften. Es ist mittels eines in den Aussenleiter 35 eingeschobenen Dielektrikums 37
konzentrisch gelagert und ist durch eine dreieckige Querschnittskontur gegen ein Verdrehen um die Längsachse 19 gesichert.

Das erste Kontaktstück 10 hat einen sich entlang der Längsachse 19
erstreckenden, länglichen Körper 11 , an dessen einem Ende (in Fig. 1 rechts) eine Klemmvorrichtung 14 und an dessen anderem Ende (in Fig. 1 links) ein Buchsenteil 12 angeordnet sind. Der Buchsenteil 12 wird durch drei axial orientierte, um jeweils 120° versetzt angeordnete Kontaktfedern 13 gebildet und nimmt beim Steckvorgang einen im Gegenstück zum Steckverbinder 40 vorhandenen zentralen Stift in sich auf. Der Körper 11 kann im Bereich zwischen der Klemmvorrichtung 14 und dem Buchsenteil 12 grundsätzlich aber auch eine runde Querschnittskontur aufweisen.

Die Klemmvorrichtung 14 besteht aus zwei Blechzungen 15 und 16. Die untere Blechzunge 15 dient als Führungsteil. Sie hat ein kreisrundes Loch 17, in welches beim Zusammenstecken der Kontaktvorrichtung 30 das zweite Kontaktstück 20 mit einem vorderen Steckerteil 21 eingeführt wird. Das Führungsteil 15 ist dabei quer zur Einsteckrichtung des zweiten Kontaktstücks 20 orientiert. Oberhalb des Führungsteils 15 ist schräg zur Einsteckrichtung (Längsachse 19' in Fig. 4) als zweite Blechzunge ein Klemmzunge 16 angeordnet, die ebenfalls ein kreisrundes Loch 18 aufweist. Die beiden Löcher 17 und 18 in den Zungen 15 und 16 liegen näherungsweise übereinander, so dass das zweite Kontaktstück 20 - begünstigt durch eine konische Spitze 26 am vorderen Ende des Steckerteils 21 - ohne Schwierigkeiten gemäss Fig. 3-5 nacheinander in die beiden Löcher 17 und 18 eingeführt werden kann (siehe Pfeil in Fig. 3).

Beim Einführen des zweiten Kontaktteils 20 in die Klemmvorrichtung 14 wird die schräg stehende Klemmzunge 16 mit dem freien Ende elastisch federnd nach oben gebogen, so dass das zweite Kontaktstück 20 weitgehend ungehindert durch das zweite Loch 18 geschoben werden kann, bis es mit der Spitze 26 im Bereich einer Bohrung 38 am Dielektrikum 37 anstösst (Fig. 8b). Durch die Rückstellkraft fasst die Klemmzunge 16 das zweite Kontaktstück 20 an zwei Punkten (P1 und P2 in Fig. 3) und drückt es an einem dritten Punkt (P3 in Fig. 3) gegen den inneren Rand des Loches 17. Das zweite Kontaktstück 20 ist so in der Klemmvorrichtung 14 in einer präzisen und stabilen Dreipunktlagerung gehalten. Soll das zweite Kontaktstück 20 wieder herausgezogen werden, verklemmt sich die Klemmzunge 16 am Steckerteil 21 und, verhindert sicher ein Herausziehen.

Das zweite Kontaktstück 20 erstreckt sich entlang der Längsachse 19' (Fig. 4a). Am einen Ende ist der bereits erwähnte, näherungsweise zylindrische Steckerteil 21 zum Einstecken in das erste Kontaktstück 10 ausgebildet. Am anderen Ende weist das zweite Kontaktstück einen Anschlussteil 22 zum Anschliessen des Innenleiters 28 eines Koaxialkabels 27 auf, das in üblicher Weise aus Innenleiter 28, Dielektrikum 29, Aussenleiter 31 und Aussenmantel 32 aufgebaut ist. Auch das zweite Kontaktstück 20 ist vorzugsweise ein einstückiges Stanzbiegeteil. Der Anschlussteil 22 umfasst zum Herstellen einer Crimpverbindung mit dem Kabel 27 zwei nach innen umbiegbare Crimplaschen 23, 24 (Fig. 5). Zwischen den
Crimplaschen 23, 24 sind zur Verstärkung der Haltekraft in Längsrichtung hintereinander mehrere geprägte Rippen 25 vorgesehen.

Zum Montieren des Steckverbinders 40 gemäss Fig. 8 wird von einer
Konfiguration ausgegangen, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist: Zunächst wird der Aussenleiter 35 des Steckverbinders 40 mit dem darin untergebrachten, vom

Dielektrikum 37 zentrierten, ersten Kontaktstück 10 bereitgestellt. Dann wird durch Crimpen im Bereich des Anschlussteils 22 das zweite Kontaktstück 20 mit dem Innenleiter 28 des Koaxialkabels 27 fest verbunden. Schliesslich wird das
Koaxialkabel 27 mit dem daran befestigten zweiten Kontaktstück 20 in den Aussenleiter 35 des Steckverbinders 40 derart eingeschoben, dass das zweite Kontaktstück 20 dabei dauerhaft in die Klemmvorrichtung 14 des ersten
Kontaktstücks 10 eingesteckt wird. Das Einstecken erfolgt durch ein
hohlzylindrisches Übergangsstück 33 aus Metall hindurch, dass bis zu einem Absatz 34 in den Aussenleiter 35 eingesteckt ist und mittels einer Presshülse 39 dem Anschluss des Koaxialkabel-Aussenleiters 31 an den Aussenleiter 35 des Steckverbinders 40 dient.

BEZUGSZEICHENLISTE

10,20 Kontaktstück
11 Körper (länglich)
12 Buchsenteil 13 Kontaktfeder
14 Klemmvorrichtung
15 Führungsteil
16 Klemmzunge
17,18 Loch
19 Längsachse
19' Längsachse (Einsteckrichtung)

21 Steckerteil
22 Anschlussteil
23,24 Crimplasche
25 Rippe (geprägt)
26 Spitze (konisch)
27 Koaxialkabel
28 Innenleiter
29 Dielektrikum (Koaxialkabel)

30 Kontaktvorrichtung
31 Aussenleiter (Koaxialkabel)

32 Aussenmantel
33 Übergangsstück
34 Absatz
35 Aussenleiter (Steckverbinder)

36 Rastzunge
37 Dielektrikum (Steckverbinder)

38 Bohrung
39 Presshülse
40 Steckverbinder (abgewinkelt)

41 Gehäuse
42 Verriegelungsmechanismus

43 Rastbügel
44 Betätigungselement
45,46 Schlitz
47 Wippe