DE4318800C2 - Mehrpoliger Kabelsteckverbinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Kabelsteckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Kabelsteckverbinder ist beispielsweise aus der EP 0 542 164 A2 oder der DE 92 09 266 U1 bekannt. Bei dieser Ausführung erfolgt die Kontaktierung der einzelnen Litzen mit den zugehörigen Kon­ taktelementen durch Schneidklemmen, die als Teil der Kontaktelemente aus­ gebildet sind.

Die Schneidklemmtechnik bietet gegenüber anderen Lösungen zur elektri­ schen und mechanischen Verbindung, wie etwa Löten oder Crimpen, den Vor­ teil einer einfachen und schnellen Montage ohne Abisolierung der Lit­ zenenden, die auch vom Anwender sicher und ohne große Schwierigkeiten durchführbar ist.

Auf der anderen Seite muß eine große Sorgfalt auf die sehr genaue Ausfüh­ rung von Schneidklemmen verwendet werden, deren Kontaktstirnkanten scharf genug sein müssen, um die Isolation der Litzen zu durchtrennen, die aber zugleich die Litzendrähte nicht beschädigen dürfen. Außerdem muß die Schlitzbreite des U-förmigen Schneidkontaktes dem jeweiligen Adernquer­ schnitt entsprechen, so daß eine ganze Reihe unterschiedlicher Schneid­ klemmkontakte erforderlich ist, um die in der Praxis verwendeten Litzen anschließen zu können. Dieser an sich schon große Aufwand ist überdies durch die erforderliche richtige Zuordnung von Litzen und Kontaktelemen­ ten noch weiter erhöht.

Darüberhinaus ist durch die zwangsläufig quer zur Steckachse der Kontakt­ elemente erfolgende Zuführung der Litzen ein verhältnismäßig großer Platzbedarf nötig. Die bekannten Kabelsteckverbinder eignen sich daher selbst bei einem besonders raumsparenden Aufbau gemäß dem DE 92 09 266 U1 nur in sehr beschränktem Umfang für Miniatursteckverbinder; insbesondere ist eine Konfektionierung von Miniatursteckverbindern durch den Anwender von Hand praktisch nicht möglich.

Nicht zuletzt sind Schneidklemmen zwar einfacher als umspritzte und gecrimpte Klemmen aber doch nur mit hohem Aufwand für das Rohstoffre­ cycling von den angeschlossenen Litzen zu trennen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kabelsteckverbinder der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Mittel zur Klemm­ kontaktierung platzsparend sowie in Aufbau, Handhabung und Recycling mög­ lichst einfach und kostengünstig sind.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 ge­ löst.

Bei dieser Anschlußart bohren sich beim Anschluß der Litzen an die Kon­ taktelemente deren spitz zulaufende Kontaktspieße stirnseitig so in das fixierte Adernende der Litzen ein, daß die Litzendrähte verdichtet und zwischen den Kontaktspießen und der rohrförmigen Umfassung festgeklemmt werden. Der Klemmdruck ist dabei auf einfachste Weise durch die Abmessun­ gen der z. B. kegelförmig ausgebildeten Kontaktspieße den jeweiligen Er­ fordernissen anpaßbar. Zweckmäßigerweise wird er so groß gewählt, daß durch Kaltverschweißung zumindest im Basisbereich der Kontaktspieße gas­ dichte und damit korrosionsbeständige Verbindungen zwischen den Litzen­ drähten sowie den Kontaktspießen entstehen, die eine dauerhaft sichere elektrische Kontaktierung gewährleisten.

Sowohl der Aufbau der Klemmverbindungen als auch ihre Handhabung ohne jegliches Werkzeug sind denkbar einfach und kostengünstig ausgeführt. Außerdem sind für alle möglichen Adernquerschnitte der Litzen die glei­ chen Kontaktspieße und damit die gleichen Kontaktelemente verwendbar, wo­ durch der Aufwand zusätzlich verringert ist. Darüberhinaus ist durch die axiale Zuführung der Litzen zu den Kontaktelementen ein geringstmöglicher Platzbedarf quer zur Steckrichtung erforderlich, so daß sich der erfin­ dungsgemäße Kabelsteckverbinder insbesondere für hochpolige Steckverbin­ der oder die Ausführung als Miniatursteckverbinder eignet.

Vor allem aber ist durch das Verteilstück und seine besondere Ausbildung eine weitere ganz wesentliche Vereinfachung des Konfektionierungsvorgan­ ges erreicht, weil nicht mehr jede einzelne Litze an sein Kontaktelement herangebracht werden muß. Vielmehr ist zum Kabelanschluß nur noch das ge­ samte Litzenbündel mit den nicht abisolierten Litzenenden voran durch die Eintrittsöffnung in das Verteilstück einzubringen, wobei die Litzen auto­ matisch den zugehörigen Kontaktspießen zugeführt werden, und anschließend der Kontaktträger mit den vormontierten Kontaktelementen, z. B. Steckbuch­ sen, dagegenzudrücken. Diese äußerst unkomplizierte Montage ermöglicht eine ganz besonders schnelle und sichere Konfektionierung selbst stark miniaturisierter Kabelsteckverbinder von Hand und damit auch durch den Anwender vor Ort.

Schließlich ist ein insbesondere im Hinblick auf das immer mehr an Bedeu­ tung gewinnende Rohstoffrecycling großer Vorteil der erfindungsgemäßen Klemmverbindung dadurch erzielt, daß die Kontaktelemente durch Herauszie­ hen der Kontaktspieße aus den Litzen von diesen ohne Mühe trennbar ist.

Aus der GB 612,213 ist zwar ein Hinweis auf die Verwendung eines Kontakt­ spießes zum axialen Eindrücken in eine Kabelseele bekannt. Sie dient je­ doch nur dem speziellen Zweck, Anschlußschwierigkeiten bei Kabeln mit ei­ ner Hochwiderstandsseele zu vermeiden.

Die bekannte Kontaktierungsart ist somit nicht relevant für mehrpolige Litzenkabel-Steckverbinder und gibt insbesondere keine Anregung, bei sol­ chen Steckverbindern durch Kontaktspieße platzsparende sowie in Aufbau und Recycling möglichst einfache und kostengünstige Mittel zur Klemmkon­ taktierung zu schaffen.

Weiterhin ist es aus der US-PS 4,737,122 bereits bekannt, die Einzellit­ zen von Litzenkabeln in Führungsnuten einzubringen. Diese sind jedoch nicht rohrförmig sondern offen und dienen lediglich zur gezielten Verein­ zelung der Litzen, deren jede in Zeit und Kosten verursachender Arbeit einzeln in die zugehörige Nut eingedrückt werden muß. Ein Gleiten der Litzen und damit eine automatische Zuführung zu den Kontakten durch Ein­ führen des ganzen Litzenbündels in eine (ebenfalls fehlende) Eintritts­ öffnung des Verteilstücks ist damit aber nicht möglich.

Vorteilhafte Ausführungen bzw. Weiterbildungen des Kabelsteckverbinders gemäß Anspruch 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine Ausbildung des Kabelsteckverbinders nach Anspruch 2 weist den Vor­ teil auf, daß beim Gegeneinanderdrücken von Kontaktspießen und Litzen auf ebenso einfache wie wirksame Weise ein Zurückweichen der Kontaktelemente in die Kontaktkammern vermieden und damit eine sichere Klemmkontaktierung garantiert ist. Die Stirnflächen der Kontaktkammern stellen dabei jeweils einen Anschlagbund entweder für die Kontaktspitzen selbst oder ein Basis­ teil dar, an dem die Kontaktspitzen angeformt sind.

Durch eine Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist eine sichere axiale Ausrich­ tung der Kontaktspieße und damit auch ein axiales Eindringen in die Lit­ zenadern sowie als Folge eine optimale Klemmung erzielt.

In den Ansprüchen 4 und 5 sind zwei alternative vorteilhafte Ausführungen eines Anschlages für die einzelnen Litzen angegeben, die sicherstellen, daß bei deren automatisiertem Einführen durch die Litzenführungskanäle alle Litzen (zugleich) die Soll-Endlage einnehmen, in der bei allen Klemmverbindungen die gleiche gewünschte Klemmkraft wirksam ist.

Zur Herstellung der Klemmkontaktierung muß der Kontaktträger mit den darin fixierten Kontaktelementen gegen die z. B. in dem Verteilstück ge­ haltenen Litzen gedrückt werden. Dazu ist es besonders einfach, gemäß An­ spruch 6 eine Überwurfmutter vorzusehen, die beim Aufschrauben z. B. auf ein Außengewinde des Verteilstücks zugleich dieses gegen den Kontaktträ­ ger drückt und beide Teile aneinander lösbar befestigt. Für eine maschi­ nelle Herstellung der mechanischen Verbindung von Kontaktträger und Ver­ teilstück ist es vorteilhaft, anstatt der Überwurfmutter eine Schnapp- bzw. Rastverbindung zu verwenden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung dieser beiden Teile ist nach Anspruch 7 eine Codiereinrichtung vorgesehen, die sicherstellt, daß sie nur bei richtiger gegenseitiger Zuordnung von Kontaktelementen und Litzenführungskanälen zusammenschraubbar sind.

Die richtige Einführung des Litzenbündels in die Eintrittsöffnung wird wesentlich vereinfacht durch deren Ausführung gemäß Anspruch 8, wobei zweckmäßigerweise zumindest eine der Farben der Litzenisolierungen an dem zugehörigen Litzenführungskanal sichtbar markiert ist. Die übrigen Litzen des Litzenkabels gelangen dann automatisch in die richtigen Litzenfüh­ rungskanäle.

Zur einfachen optischen Kontrolle der richtigen Zuordnung von Litzen und Litzenführungskanälen sowie deren saubere Einführung ist das Verteilstück aus durchsichtigem Material hergestellt (Anspruch 9).

Die Litzenführungskanäle verlaufen nicht fluchtend mit der Litzenanordnung im Litzenbündel oder den Kontaktelementen, weil die Litzenabstände im Litzenbündel von den Abständen der Kontaktelemente verschieden sind. Schon dadurch sind die Litzen in den Litzenführungskanälen gegen stirnseitigen Druck durch die Kontaktspieße für viele Anwendungsfälle ausreichend fi­ xiert. Durch eine Ausbildung des Verteilstücks nach Anspruch 10 ist diese Fixierung noch verstärkt und genügt auf diese Weise auch höchsten Anforderungen. Zugleich ist dadurch die nötige Zugentlastung des Litzen­ kabels bewirkt, für die überdies durch die einstückige Ausbildung keine zusätzliche Klemmeinrichtung als weiteres Teil erforderlich ist. Die Druckmutter kann dabei aufgeschraubt oder - bei maschineller Fertigung günstiger - aufgepreßt und verrastet sein.

Bei der Herstellung im Spritzgußverfahren ist es wegen der Entformbarkeit erforderlich, das Verteilstück zweiteilig auszubilden. Zum anschließenden paßgenauen Zusammenfügen ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 11 beson­ ders vorteilhaft.

Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Kabelsteckverbinders nach An­ spruch 12 ist auch bei nicht vorhandener Zugentlastung (z. B. nach An­ spruch 10) auf einfache und kostengünstige Weise sichergestellt, daß die Litzen beim Eindrücken der Kontaktspieße nicht zurückweichen können, so daß ein einwandfreier Kontakt garantiert ist. Selbstverständlich sind die Krümmung(en) bzw. Abknickung(en) dabei so ausgebildet, daß die leichte Einführbarkeit der Litzen in die Litzenführungskanäle nicht beeinträch­ tigt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend in den Figuren anhand eines Ausführungs­ beispiels noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht des erfin­ dungsgemäßen Kabelsteckverbinders mit angeschlossenem Lit­ zenkabel und

Fig. 2a, 2b jeweils eine perspektivische Ansicht der beiden nicht mon­ tierten Teile des Verbindungsstücks.

Der vierpolige Kabelsteckverbinder 1 zum Anschluß eines Litzenkabels 2 mit vier einzelnen Litzen 3, die im Kabel 2 zu einem Litzenbündel mit ei­ ner einem vierblättrigen Kleeblatt entsprechenden Querschnittskontur zu­ sammengefaßt und von einem Schutzmantel 4 umhüllt sind, besteht aus einem zweiteiligen Verteilstück 5 zur Führung und Aufnahme der Litzen 3 sowie einem Kontaktträger 6 mit in Kontaktkammern 7 angeordneten Kontaktelemen­ ten 8, einer ersten Überwurfmutter 9 zur Befestigung an einem nicht dar­ gestellten Gegensteckverbinder und einer zweiten Überwurfmutter 10 zur Befestigung am Verteilstück 5. die aus durchsichtigem Kunststoff herge­ stellten Teile 5a bzw. 5b des Verteilstücks 5 weisen Paßausnehmungen 11 bzw. Paßzapfen 12 auf, die zum paßgenauen Zusammenfügen der Teile 5a, 5b ineinandergesteckt werden.

Kabelseitig weist das Verteilstück 5 eine Ausnehmung 13 zur Aufnahme des Litzenkabels 2 auf, an deren Ende ein aus vier konisch zum Litzenkabel 2 hin verlaufenden Klemmarmen 14 mit hakenförmigen Endstücken 15 bestehen­ der Klemmkäfig angeformt ist. Mittels einer konischen Innenfläche 16 ei­ ner auf das Verteilstück 5 aufschraubbaren Druckmutter 17, die gegen die konische Außenfläche 18 der Klemmarme 14 drückt, ist zugleich eine wirk­ same Zugentlastung des Litzenkabels 2 und eine feste Halterung der Litzen 3 gebildet.

Zur Abdichtung gegen eindringendes Wasser ist zwischen dem Kontaktträger 6 und der ersten Überwurfmutter 9 dem Kontaktträger 6 und dem Verteil­ stück 5 sowie dem Verteilstück 5 und dem Litzenkabel 2 jeweils ein Dicht­ ring 19, 20, 21 vorgesehen.

Zum unverwechselbar richtigen Zusammenfügen von Verteilstück 5 und Kon­ taktträger 6 weist dieser eine Codierausnehmung 22 auf, in die eine Co­ dierzapfen 23a, 23b des Verteilstücks 5 eingreift.

Die Kontaktelemente 8 bestehen jeweils steckseitig aus einer Steckbuchse 24, deren nicht federnder anschlußseitiger Endbereich 25 im Außendurch­ messer dem Innendurchmesser der Kontaktkammer 7 entspricht, wodurch eine sichere axiale Lage des Kontaktelementes 8 gegeben ist. Anschließend an den Endbereich 25 weist das Kontaktelement 8 einen Anlagebund 27 auf, der mit seiner steckseitigen Randfläche am stirnseitigen Randbereich der Kon­ taktkammer 7 anliegt und einen sich anschlußseitig kegelförmig verjüngen­ den Kontaktspieß 28 trägt.

Das Verteilstück 5 weist am inneren Ende der Ausnehmung 13 eine der klee­ blattförmigen Querschnittskontur des Litzenbündels entsprechende Ein­ trittsöffnung 29 auf, von der aus sich in Steckrichtung vier Litzenfüh­ rungskanäle 30 erstrecken, deren steckseitige zylindrische Öffnungen mit den Kontaktelementen fluchten und zunächst durch eine Spritzhaut 31 ver­ schlossen sind.

Zur Steckerkonfektionierung wird zunächst das Litzenkabel 2 abgemantelt und das freie Litzenbündel durch die Eintrittsöffnung 29 des Verteil­ stücks 5 geschoben bis die einzelnen Litzen 3 am steckseitigen Ende der Litzenführungskanäle 30 an der Spritzhaut 31 anschlagen und die Stirnflä­ che des Kabelmantels 4 an der Stirnwand 32 der Ausnehmung 13 anliegt. Da­ bei erfolgt die richtige Zuordnung der Litzen 3 zu den zugehörigen Lit­ zenführungskanälen 30 bzw. Kontaktelementen 8 automatisch, wenn diejenige einer ausgewählten Einzellitze stimmt. Dazu ist an der Eintrittsöffnung 29 des Verteilstücks 5 eine Markierung vorgesehen. Durch die Verwendung eines durchsichtigen Kunststoffes für das Verteilstück 5 ist das zuord­ nungsrichtige Einführen des Litzenbündels auf äußerst einfache Weise op­ tisch kontrollierbar.

Anschließend wird zur Fixierung des Litzenkabels 2 die Druckmutter 17 auf ein am kabelseitigen Ende des Verteilstücks vorgesehenes Gewinde 33 auf­ geschraubt. Nunmehr ist nur noch das Verteilstück 5 mit den Codierzapfen 23a, 23b in die Codierausnehmung 22 des vormontierten Kontaktträgers 6 einzustecken und die zweite Überwurfmutter 10 auf einen den anschlußsei­ tigen Endbereich des Kontaktträgers 6 umfassenden Gewindebund 34 des Ver­ teilstücks 5 aufzuschrauben. Dabei durchstoßen die Kontaktspieße 28 die Spritzhaut 31 und dringen derart axial in die Andernenden 35 ein, daß die Litzendrähte 36 verdichtet und insbesondere in ihrem Endbereich zusammen mit der Litzenisolierung 37 unter hohem Druck gegen die Innenwand der Litzenführungskanäle 30 gepreßt werden, wodurch nicht nur eine hohe Klemmkraft sondern durch Kaltverschweißung von Litzendrähten 36 und Kontaktspießen 28 auch eine dauerhaft sichere elektrische Kontaktierung gewährleistet ist. Trotz der hohen, im wesentlichen radial wirkenden Klemmkraft lassen sich nach Abschrauben der zweiten Überwurfmutter 10 die Kontaktelemente mit den damit einstückigen Kontaktspießen leicht aus den Litzen und den Kontaktkammern herausziehen. Der gesamte Kabelsteckverbin­ der ist damit so aufgebaut, daß alle Teile voneinander trennbar sind. Außerdem ist es durch den axialen Litzenanschluß möglich, den Kabelsteck­ verbinder im Querschnitt sehr klein zu machen.

Insgesamt ist durch den beschriebenen Aufbau des Kabelsteckverbinders 1 auf kostengünstige Weise ebenso eine denkbar einfache, auch bei Miniatursteckverbindern schnell und sicher von Hand und damit vom Anwen­ der vor Ort ausführbare Steckerkonfektionierung mit hervorragender Klemm­ kontaktierung wie auch eine einfache Zerlegbarkeit zu Recyclingzwecken ermöglicht.

Claims (12)

1. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder mit in Kontaktkammern eines Kontakt­ trägers angeordneten Kontaktelementen und Klemmenanschluß der nicht abisolierten Litzen eines gegen Axialverschiebung gesicherten mehr­ adrigen Litzenkabels an die anschlußseitig über die Kontaktkammern hinausragenden Endteile der Kontaktelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die anschlußseitigen Endteile der Kon­ taktelemente (8) als sich zum freien Ende hin verjüngende Kontakt­ spieße (28) zum axialen Eindrücken in das ihnen jeweils zugewandte Adernende (35) der zugehörigen Litze (3) ausgebildet sind und daß ein Verteilstück (5) mit einer kabelseitigen Eintrittsöffnung (29) zum Einführen eines vom Kabelmantel (4) befreiten Endabschnittes des Litzenbündels vorgesehen ist, das sich in einer der Anzahl der Lit­ zen (3) entsprechenden Zahl von getrennten, rohrförmigen Litzenfüh­ rungskanälen (30) fortsetzt, deren steckseitige Enden räumlich den Kontaktspießen (28) zugeordnet sind und deren Durchmesser etwas größer ist als derjenige der Litzen (3).

2. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Basis (27) der Kontaktspieße (28) größere Querschnittsabmessungen aufweist als die Kontaktkammern (7).

3. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der anschlußseitige Endbereich (25) des Steckteils der Kontaktelemente (8) mechanisch fest in den Kontaktkammern (7) angeordnet ist.

4. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am steckseitigen Ende der Litzenfüh­ rungskanäle (30) jeweils eine dünne, von den Kontaktspießen (28) durchdringbare Wand (31) als Anschlag für die Litzen (3) vorgesehen ist.

5. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am steckseitigen Ende der Litzenfüh­ rungskanäle ein Ringbund als Anschlag für die Litzen vorgesehen ist.

6. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger (6) und das Verteil­ stück (5) miteinander durch eine Schnapp- oder Schraubverbindung, insbesondere eine Überwurfmutter (10) verbunden sind.

7. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilstück (5) einen Codierzapfen (23a, 23b) aufweist, der nur dann in eine angepaßte Codierausnehmung (22) des Kontaktträgers (6) einführbar ist, wenn die steckseitigen Öffnungen der Litzenführungskanäle (30) mit den zugeordneten Kon­ taktelementen (8) axial fluchten.

8. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Eintrittsöffnung (29) derjenigen des Litzenbündels angepaßt ist.

9. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilstück (5) aus durchsichtigem Material besteht.

10. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das kabelseitige Endteil des Verteil­ stücks (5) als Klemmkäfig mit konisch zur Längsachse des Kabelsteck­ verbinders (1) hin verlaufenden Klemmarmen (14) ausgebildet ist, die mittels einer konischen Innenfläche (16) einer kabelseitig auf das Verteilstück (5) aufgebrachten Druckmutter (17) mit hakenförmigen Endstücken (15) in den Kabelmantel (4) eindrückbar sind.

11. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilstück (5) für die Herstellung im Spritzgußverfahren zweiteilig ist und daß der eine Teil (5b) Paßzapfen (12) aufweist, die bei montiertem Verteilstück (5) in Paßausnehmungen (11) des anderen Teils (5a) eingesteckt sind.

12. Mehrpoliger Kabelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Litzenführungskanäle (30) wenigstens eine Krümmung oder Abknickung (35) aufweist.