STECKERBUCHSE MIT IN DER FORM EINES HYPERBOLOIDS ANGEORDNETEN KONTAKTBEREICHEN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steckerbuchse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, d.h. auf eine Steckerbuchse, welche mit einem Steckerteil durch eine Steckverbindung koppelbar und elektrisch kontaktierbar ist.
Steckverbindungen mit in der Form eines Hyperboloids angeordneten Kontaktbereichen sind seit längerer Zeit unter dem Namen HYPCON-Stecker bekannt. Ein Beispiel einer entsprechenden Steckerbuchse mit hyperbolisch ausgebildeten Kontaktbereichen ist in Fig. 3 dargestellt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist diese bekannte Steckerbuchse einen im wesentlichen zylinderförmigen Buchsenkörper 22 auf, der vergleichsweise dünnwandig und innen hohl ist. Innerhalb des Buchsenkörpers 22 sind mehrere Kontaktdrähte 23 angeordnet, wobei diese Kontaktdrähte 23 gegenüber der Längsachse der Steckerbuchse mit einem derartigen Neigungswinkel angeordnet sind, daß sie im Inneren des Buchsenkörpers 22 einen die Form eines Hyperboloids aufweisenden Körper begrenzen, so daß die Kontaktdrähte 23 hyperbolisch ausgebildete und angeordnete Kontaktbereiche für ein in die Steckerbuchse, d.h. in das Innere des Buchsenkörpers 22, einzuführendes Steckerteil bilden. Das Steckerteil besitzt insbesondere einen Kontaktstift, dessen Außenform komplementär zu dem Buchsenkörper 22 ausgebildet ist. Als Außendurchmesser des Kontaktstifts und entsprechend als Innendurchmesser des Buchsenkörpers 22 sind beispielsweise Durchmesserwerte von 0,6 mm, 0,76 mm, 1,0 mm, 1,5 mm, 3,5mm, 7mm oder sogar 15mm usw. üblich.
Die in den Buchsenkörper 22 eingesetzten Kontaktdrähte 23 sind vorzugsweise aus Bronze gefertigt. Die über die seitlichen Begrenzungen des Buchsenkörpers 22 hinausstehenden Enden der Kontaktdrähte 23 werden wie in Fig. 3 gezeigt umgebogen, so daß sie die Endbereiche des Buchsenkörpers 22 umgreifen, wodurch die Kontaktdrähte 23 innerhalb des Buchsenkörpers 22 befestigt werden.
Aufgrund der besonderen, in Fig. 3 dargestellten Gestaltung dieser sogen. HYPCON-
Steckverbindungen besitzen diese Steckverbindungen hervorragende elektrische und mechanische Eigenschaften. So ist beispielsweise der zum Zusammenstecken bzw.
Auseinanderziehen der Teile erforderliche Kraftaufwand sehr gering. Die Abnutzung der hyperbolisch innerhalb des Buchsenkörpers 22 angeordneten Kontaktdrähte 23 ist daher sehr gering, wodurch die Lebensdauer enorm hoch ist. So sind beispielsweise bis zu
100 000 Steckverbindungsvorgänge mit ein und derselben Steckerbuchse möglich. Des weiteren ist aufgrund der speziellen hyperbolischen Anordnung der Kontaktdrähte 23 der
Kontakt- und Übertragungswiderstand bei einer Steckverbindung minimal, so daß eine sehr hohe Kontaktsicherheit gewährleistet ist. Schließlich ist die Steckverbindung auch gegenüber Erschütterungen sicher, da die innerhalb des Buchsenkörpers 22 angeordneten
Kontaktdrähte 23 allseitig an einen eingeführten Kontaktstift anliegen.
Aufgrund der oben beschriebenen hervorragenden Eigenschaften finden derartige HYPCON-Steckverbindungen überall dort Anwendung, wo eine überaus hohe Kontaktsicherheit gefordert ist, wie z.B. bei computergesteuerten Vorrichtungen. Abhängig von der Anzahl der eingesetzten Kontaktdrähte 23 kann mit Hilfe einer derartigen Steckverbindung bei einem Durchmesser 0,76mm Strom mit einer Stromstärke von bis zu 6A übertragen werden. Abhängig von dem Durchmesser können jedoch durchaus höhere Stromstärken bis zu 150A übertragen werden.
Aufgrund des geringen Kraftaufwandes, der zum Zusammenstecken bzw. Auseinanderziehen der Teile erforderlich ist, kann eine Vielzahl von derartigen parallel angeordneten Steckverbindungen leicht zusammengesteckt und auseinandergezogen werden, was mit anderen Verbindungsarten nicht möglich wäre.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die für eine derartige Steckverbindung erforderliche Steckerbuchse relativ kompliziert aufgebaut und kann daher nur aufwendig hergestellt werden. Insbesondere besteht diese Steckerbuchse aus einer Vielzahl von Einzelteilen, die zunächst zusammengesetzt werden müssen. So müssen in einem ersten Schritt mehrere Kontaktdrähte 23 in den Buchsenkörper 22 mit einem bestimmten Neigungswinkel gegenüber der Längsachse des Buchsenkörpers 22 eingesetzt werden, so daß diese
Kontaktdrähte 23 den hyperbolisch geformten Körper begrenzen. Anschließend müssen die
Seitenenden der Kontaktdrähte 23 wie in Fig. 3 gezeigt umgebogen werden, so daß die
Seitenenden die Endbereiche des Buchsenkörpers 22 umgreifen. Schließlich wird der
Buchsenkörper 22 mit den darin eingesetzten Kontaktdrähten 23 in zwei Hälften 20 und 21 eines Außengehäuses eingesetzt, wobei diese Außenhälften 20 und 21 beispielsweise miteinander verbunden werden.
Das Herstellungsverfahren der in Fig. 3 gezeigten bekannten Steckerbuchse ist somit sehr aufwendig, so daß eine vollautomatisierte Herstellung dieser Steckerbuchse nicht möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steckerbuchse gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 derart auszugestalten, daß sie auf einfache Art und Weise hergestellt werden kann. Insbesondere soll die Steckerbuchse billig, schnell, einfach und vollautomatisiert herstellbar sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Steckerbuchse mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Steckerbuchse gemäß der vorliegenden Erfindung ist einteilig ausgebildet, d.h. kann aus einem einzigen Werkstück hergestellt werden.
Insbesondere ist die Steckerbuchse aus einem einteiligen Stanzteil gefertigt, welches zu der gewünschten Steckerbuchsenform gebogen wird.
Die in der Form eines Hyperboloids angeordneten Kontaktbereiche werden durch Lamellen gebildet, die in dem Stanzteil ausgebildet sind. Die Lamellen sind zunächst im wesentlichen parallel zueinander verlaufend in dem Stanzteil ausgebildet und werden anschließend durch Verdrehen und Stauchen derart umgeformt, daß sie einen hyperboloid- ähnlichen Körper begrenzen.
Vorteilhafterweise weist die Steckerbuchse neben dem eigentlichen Kontaktabschnitt zum elektrischen Kontaktieren eines Steckerteils auch einen Befestigungsabschnitt auf, an dem einerseits ein Leiter befestigbar und andererseits dieser Leiter elektrisch kontaktierbar ist.
Die Befestigung und elektrische Kontaktierung des Leiters erfolgt insbesondere in Form von Crimpungen.
Die Unteransprüche geben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung an.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf ein Stanzteil, welches zur Herstellung einer
Steckerbuchse gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 2 zeigt eine Steckerbuchse gemäß der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht, und
Fig. 3 zeigt eine bekannte Steckerbuchse mit hyperbolisch ausgebildeten Kontaktbereichen in einer perspektivischen Teilquerschnittsansicht.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Stanzband 14, welches insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z.B. einem Bimetall, gefertigt ist. Aus dem Stanzband 14 wird ein Fertigungsteil 15 ausgestanzt, aus dem die in Fig. 2 gezeigte Steckerbuchse hergestellt, d.h. insbesondere gebogen wird.
Das Stanzteil 15 weist - als wesentlichen Bestandteil - einen Lamellenbereich 13 auf, welcher in der späteren Steckerbuchse als aktiver Kontaktbereich dient. Der Lamellenbereich 13 weist eine Vielzahl von im wesentlichen parallel und äquidistant verlaufenden länglichen Lamellen 7 auf, die durch Ausstanzen entsprechender Zwischenbereiche 16 zurückbleiben. Angrenzend zu diesen Lamellen 7 sind mehrere Zungen 5 ausgestanzt, wobei bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
insbesondere vier Zungen vorhanden sind, deren Breite identisch ist und die äquidistant angeordnet sind. Die Zungen 5 bilden einen Stabilisierungsbereich 12, der in der später daraus hergestellten Steckerbuchse zur Stabilisierung des eigentlichen Kontaktabschnittes dient.
Neben dem Stabilisierungsbereich 12 und dem Lamellenbereich 13 weist das Stanzteil mehrere Laschen 8, 9 und 10 auf, wobei die Laschenpaare 8 und 9 als Kontaktbereich 11 für eine elektrische Kontaktierung eines an die Steckerbuchse anzuschließenden Leiters dienen. Die Länge der Laschen 8 und 9 ist unterschiedlich, so daß mit den Laschenpaaren 8 und 9 unterschiedliche Leiterdurchmesser in Form einer Crimpverbindung kontaktierbar sind. So kann beispielsweise mit den Laschen 8 ein Leiterdurchmesser von 1 ,5 bis 2,5 mm2 und mit den Laschen 9 ein Leiterdurchmesser zwischen 4,0 und 6,0 mm2 kontaktiert werden. Das weitere Laschenpaar 10 ist zur Fixierung des an die Steckerbuchse anzuschließenden elektrischen Leiters vorgesehen, wobei diese Laschen 10 ebenfalls im Sinne einer Crimpung gebogen werden und auf diese Weise den Isolationsmantel der elektrischen Leitung umgreifen und fixieren können. Die Laschen 10 dienen somit zugleich als Zugentlastung. Vorteilhafterweise sind die Laschen 10 breiter ausgestaltet als die Kontaktlaschen 8 und 9.
Zwischen dem Lamellenbereich 13 und den Laschen 8 - 10 ist ein länglicher Übergangsbereich 2 ausgebildet, der eine Führungsbohrung bzw. ein Führungsloch 4 für eine automatische Crimpmaschine aufweist, so daß das Kontaktieren und Fixieren des oben beschriebenen elektrischen Leiters, der mit der Steckerbuchse zu verbinden ist, automatisch mit einer Crimpmaschine durchgeführt werden kann.
Wie bereits beschrieben worden ist, ist das Stanzteil vorzugsweise aus einem Bimetall, welches aus einem Basismaterial und einem sehr gut leitendem Material, welches den Lamellen- oder Kontaktbereich 13 bildet, besteht. Dieses elektrisch gut leitende Material kann auch auf bekannte Art und Weise auf das Basismaterial aufgebracht werden, wie z.B. durch Aufwalzen oder galvanisches Auftragen. Vorteilhafterweise wird als Basismaterial ein federndes bzw. federelastisches Material, wie z.B. Berylliumkupfer, gewählt, welches nach Einfügen bzw. Herausziehen des Steckerstiftes aus der Steckerbuchse in den
Ausgangszustand zurückfedert. Als Material für den Lamellen- bzw. Kontaktbereich 13 kommt beispielsweise Silber oder insbesondere Gold in Betracht.
Das in Fig. 1 gezeigte Stanzteil 15 wird wie folgt zu dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steckerbuchse gebogen.
Der Lamellenbereich 13 wird zunächst verdreht und gestaucht, so daß sich der für diese Art der Steckerbuchse typische hyperbolische Verlauf der Lamellen 7 ergibt, nachdem der Lamellenbereich 13 in die in Fig. 2 gezeigte zylinderähnliche Form gebogen worden ist. D.h. , die nunmehr gegenüber der Längsachse der in Fig. 2 gezeigten Steckerbuchse schräg verlaufenden Lamellen 7 bilden die Form eines Hyperboloids und entsprechen den in Fig. 3 verwendeten Kontaktdrähten 23, so daß die Lamellen 7 hyperbolisch angeordnete Kontaktbereiche für einen Kontaktstift eines Steckers bilden.
Die Zungen 5 werden derart nach außen geklappt bzw. gebogen, daß sie die Außenfläche des Kontaktabschnitts 1 der Steckerbuchse bilden und insbesondere die Lamellen 7 stabilisieren. Der in Fig. 1 dargestellte Übergangsbereich 6 zwischen dem Lamellenbereich 13 und den Zungen 5 stellt bei der in Fig. 2 gezeigten Steckerbuchse, die aus dem in Fig. 1 gezeigten Stanzteil 15 hergestellt worden ist, eine obere Biegekante 6 dar.
Die Laschenpaare 8 - 10 werden abschließend wie in Fig. 2 dargestellt gebogen, um (mit Hilfe der Laschen 8 und 9) einen an die Steckerbuchse anschließbaren Leiter elektrisch zu kontaktieren bzw. (mit Hilfe der Laschen 10) diesen Leiter zu fixieren. Die Laschen 8 und 9 bilden dabei mit dem Leiter eine Crimpverbindung. Auch die Laschen 10 werden in der Form einer Crimpung gebogen, um den Isolationsmantel des elektrischen Leiters zu umgreifen und zu fixieren. Die Laschen 8 - 10 bilden somit einen Befestigungsabschnitt 3, während die Zungen 5 sowie die Lamellen 7 den bereits zuvor erwähnten Kontaktabschnitt 1 der in Fig. 2 gezeigten Steckerbuchse bilden.
Insbesondere aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß das Stanzteil 15 bezüglich seiner Längsachse symmetrisch ausgebildet ist.
Die obige Beschreibung macht deutlich, daß die erfindungsgemäße Steckerbuchse auf sehr einfache Art und Weise hergestellt werden kann, ohne daß die eingangs beschriebenen hervorragenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften einer HYPCON- Steckverbindung verloren gehen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Steckerbuchse einteilig ausgestaltet, so daß die Materialkosten minimiert werden können. Des weiteren wird die erfindungsgemäße Steckerbuchse aus einem einzigen Stanzteil gebogen, welches zuvor aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einem Bimetall, ausgestanzt worden ist. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Steckerbuchse ist somit gegenüber dem in Fig. 3 gezeigten Stand der Technik deutlich vereinfacht und billiger und kann insbesondere vollautomatisiert durchgeführt werden.