PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3728739C2 23.08.1990
Titel Stecker und Buchse für eine elektrische Steckvorrichtung
Anmelder Souriau Electric GmbH, 4006 Erkrath, DE
Vertreter Becker, T., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 4030 Ratingen
DE-Anmeldedatum 28.08.1987
DE-Aktenzeichen 3728739
Offenlegungstag 16.03.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.08.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.08.1990
IPC-Hauptklasse H01R 13/658

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckvorrichtung, bestehend aus Stecker und Buchse, wobei die elektrische Verbindung durch Einführen des Steckers beziehungsweise dessen Kontaktstiften in die Buchse beziehungsweise deren korrespondierende Öffnungen hergestellt wird. Dabei sind Stecker und Buchse mit entsprechenden elektrischen Zuleitungen versehen.

Eine derartige Steckvorrichtung ist zum Beispiel aus der DE-OS 35 12 026 bekannt. Buchse und Stecker weisen dabei jeweils ein zum korrespondierenden Teil hin geöffnetes Gehäuse auf, in dem Kontaktstifte parallel zueinander verlaufen, wobei die Kontaktstifte ortsfest angeordnet sind und parallel zum Gehäusekörper verlaufen.

Bei der bekannten Steckvorrichtung soll vor allem der Raum, in dem die Kontaktgabe stattfindet, luftdicht abgeschlossen werden. Der bekannte Vorschlag sieht hierzu insbesondere eine besondere geometrische Ausbildung der Kontaktstifte des Steckers mit entsprechenden Dichtungen vor.

Neben einer Luftdichtigkeit wird häufig auch eine Abdichtung gegenüber Feuchtigkeit gewünscht.

Häufig geschieht dies dadurch, daß auf den Stecker und/ oder die Buchse Abdeckkappen aufgesetzt, zum Beispiel aufgeschraubt werden. Abgesehen davon, daß diese Maßnahme relativ umständlich ist, gibt es auch zahlreiche Anwendungsbereiche, wo die räumlichen Verhältnisse eine derartige Abdichtung nicht erlauben. Beispielhaft sei hier eine Steckvorrichtung zur elektrischen Verbindung eines Abschlußteils einer Waffenanlage mit einer Rakete genannt, bei der zwischen den einzelnen Schüssen die Teile der Steckvorrichtung nicht jedesmal durch Abdeckkappen abgedichtet werden können.

Darüber hinaus besteht ein dringendes Bedürfnis, gerade bei letztgenannten Anwendungszweck, eine Steckvorrichtung mit einem sogenannten EMP-Schutz (EMP = Electro Magnetic Power) beziehungsweise NEMP-Schutz (Nuclear Electro-Magnetic Pulse) für Stecker und Buchse zu schaffen. Es hat sich nämlich in der Vergangenheit gezeigt, daß äußere elektromagnetische Felder gelegentlich zu Fehlschaltungen innerhalb der an die Steckvorrichtung angeschlossene Elektronik führen können, was zum Beispiel im Fall einer Steckvorrichtung für eine Waffenanlage zu Fehlzündungen führen kann.

Die Elektronik und hier insbesondere die entsprechenden Kondensatoren können eine weitere Störquelle verursachen. Aufgrund ihrer Kapazitäten verbleibt in der Regel nach einem Lösen der elektrischen Steckvorrichtung eine bestimmte Ladung im Kondensator, die - ähnlich wie elektromagnetische äußere Einflüsse - zu Fehlimpulsen in der Elektronik und damit zum Beispiel wieder zu einer Fehlzündung führen kann.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckvorrichtung beziehungsweise einen Stecker und eine Buchse für eine elektrische Steckvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der (denen) eine HF-Dichtigkeit, also ein EMP-Schutz ermöglicht wird.

Im Zusammenhang mit der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Teile der Steckvorrichtung gegen elektromagnetische Störstrahlen zu schützen, hat die Erfindung erkannt, daß dies erreicht werden kann, wenn der Stecker beziehungsweise die Buchse so ausgebildet werden, daß sie mit angeschlossenen Bauteilen jeweils eine Art Faraday-Käfig bilden. Auf diese Weise kann der Raum innerhalb des Käfigs (des Steckers, der Buchse) gegen äußere elektromagnetische Störstrahlen abgeschirmt werden.

Der Stecker weist dazu in seiner allgemeinsten Ausführungsform die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Die zugehörige Buchse wird durch die Merkmale des Anspruchs 8 beschrieben.

Auf diese Art wird bei beiden Teilen - in Abkehr zum Stand der Technik - eine elektrische Verbindung zwischen Gehäuse und den einzelnen Kontaktstiften sowie über den Masseanschluß mit angeschlossenen Bauteilen und damit einer Art elektrisch leitender Becher (Faraday- Becher) geschaffen, der auch im ungesteckten Zustand der Teile einen sicheren Schutz gegen elektromagnetische Störstrahlen bietet.

Es ergibt sich sowohl aus der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wie aus der beschriebenen Gestaltung ähnlich einem Faraday-Becher, daß die elektrische Verbindung im Bereich benachbart der Gehäuseöffnung verläuft, wie nachstehend noch näher beschrieben wird.

Bevor vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Teile beschrieben werden, wird der Vollständigkeit halber noch darauf hingewiesen, daß die Buchse mit ihrem in den Stecker eindringenden Teil selbstverständlich einen Außendurchmesser aufweist, der gleich oder geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses des Steckers ist und Stecker und Buchse auf der Außenseite des Gehäuses mit korrespondierenden Anschlägen versehen sind, die die optimale Stecktiefe der Teile und damit auch die nachstehend noch näher beschriebene Kontaktierung zwischen Stecker und Buchse festlegen. Soweit dies erforderlich ist, können Stecker und Buchse über bekannte Schraubverbindungen oder dergleichen im Steckzustand gegeneinander festgelegt werden. Sowohl Stecker als auch Buchse sind - vorzugsweise an dem der Gehäuseöffnung gegenüberliegenden Teil - über entsprechende Zuführleitungen elektrisch angeschlossen.

Wie vorstehend bereits ausgeführt, sind die Kontaktstifte des Steckers ortsfest angeordnet, ebenso wie die genannten Einrichtungen innerhalb der Buchse, während die genannte Einrichtung innerhalb des Steckers beziehungsweise die Kontaktstifte innerhalb der Buchse längsverschiebbar angeordnet sind. Dies hat zur Folge, daß beim Ineinanderschieben von Stecker und Buchse die Kontaktstifte des Steckers die zugehörigen Kontaktstifte der Buchse nach hinten wegdrücken beziehungsweise die ortsfesten Einrichtungen der Buchse die entsprechenden gleitverschieblich angeordneten Einrichtungen des Steckers nach hinten verschieben. Beim Auseinanderziehen der Steckvorrichtung werden die längsverschiebbar gelagerten Teile wieder in die Ausgangsstellung zurückgedrückt, vorzugsweise mittels entsprechender Federn, die fortwährend eine sichere Anlage der Teile gegeneinander gewährleisten. Zur näheren Erläuterung wird insbesondere auf das beigefügte Ausführungsbeispiel verwiesen.

Die durchgehende elektrische Verbindung zwischen Gehäuse und Kontaktstiften kann auf verschiedene Art und Weise bewerkstelligt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform bestehen die entsprechenden Einrichtungen aus einer die Kontaktstifte übergreifenden, im wesentlichen parallel zur Fläche der Gehäuseöffnung verlaufenden Platte aus elektrisch leitendem Material sowie einer Anzahl von Federelementen, ebenfalls aus elektrisch leitendem Material, wobei sich die Federelemente jeweils zwischen den Kontaktstiften und der jeweiligen korrespondierenden Öffnung in der Platte beziehungsweise dem zwischen Außenumfang der Platte und der korrespondierenden Innenfläche des elektrisch leitenden Teils des Gehäusekörpers abstützen.

Auf diese Weise wird im ungesteckten Zustand eine sichere elektrische Verbindung ermöglicht, aufgrund der Zwischenschaltung der Federelemente wird gleichzeitig aber auch eine sichere Verschiebbarkeit der Einrichtung gegenüber den Kontaktstiften, wie sie für den Steckvorgang notwendig ist, erreicht. Dem Fachmann stehen hier aber eine Vielzahl alternativer Ausführungsformen zur Verfügung, zum Beispiel der Einsatz eines den Raum zwischen den Kontaktstiften und dem Gehäuse insgesamt ausfüllenden verformbaren, aber elektrisch leitenden Materials.

Insbesondere zur Eliminierung von Restladungen in Kondensatoren der zugehörigen Elektronik sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des Steckers vor, im Abstand zu der zuvor beschriebenen Einrichtung und elektrisch gegen diese isoliert einen Verbindungsteil zur elektrischen Verbindung der Kontaktstifte untereinander (ohne elektrische Verbindung mit dem Gehäuse) vorzusehen. Dieser Verbindungsteil ist so angeordnet, daß er nur im nichtgesteckten Zustand des Steckers die elektrische Verbindung schafft. Dazu ist der Verbindungsteil nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wiederum als Platte aus einem elektrisch leitenden Material gestaltet, die sich im wesentlichen parallel zur Fläche der Gehäuseöffnung erstreckt und die Platte ist weiterhin in einem elektrischen Isolierkörper angeordnet, wobei die genannte Anordnung ebenfalls längsverschiebbar ist. Dazu ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine koaxial zum Gehäusekörper verlaufende Manschette aus elektrisch leitendem Material vorgesehen, wobei die Manschette die beschriebene Einrichtung für den EMP-Schutz sowie die Anordnung aus Verbindungsteil und Isolierkörper übergreift und federgelagert gegen den Gehäuseboden abgestützt ist und damit für eine Längsverschiebbarkeit sowohl der Einrichtung für den EMP-Schutz, wie des Verbindungsteils zur elektrischen Verbindung der Kontaktstifte untereinander dient. Vorzugsweise weist die Manschette an ihrem der Gehäuseöffnung zugewandten Ende eine im wesentlichen parallel zur Gehäuseöffnung verlaufende Abschlußplatte auf, die die Kontaktstifte übergreift und die vorgenannten Bauteile abstützt.

Entsprechend sind die Kontaktstifte des Steckers auf ihrem Abschnitt zwischen dem Verbindungsteil und der gehäuseseitigen Aufnahme mit einem elektrischen Isoliermantel umgeben und nur auf ihrem dem Verbindungsteil beziehungsweise der Einrichtung für den EMP-Schutz korrespondierenden Oberflächenabschnitt elektrisch leitend gestaltet und zwischen beiden Abschnitten wiederum mit einer elektrischen Isolierung versehen sowie an ihrem freien Ende mit einer Kappe aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet, auf der wiederum mit Abstand in Längsrichtung zum freien Ende hin eine weitere Kappe aus einem elektrisch leitenden Material aufsitzt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß zwischen diesen beiden Abschnitten keine elektrische Verbindung erfolgt.

Der Kern der Kontaktelemente ist selbstverständlich durchgehend aus elektrisch leitendem Material gebildet, um eine elektrische Verbindung zu den zugehörigen elektrischen Zuleitungen sicherzustellen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Buchse weist diese innerhalb des Gehäusekörpers, vorzugsweise in Richtung auf den Gehäuseboden hinter der Einrichtung für den EMP-Schutz und elektrisch gegen diese isoliert, mindestens ein Verbindungsteil aus elektrisch leitendem Material zur elektrischen Verbindung jeweils mindestens zweier Kontaktstifte miteinander auf, wobei das jeweilige Verbindungsteil elektrisch isolierend gegenüber den weiteren Kontaktstiften angeordnet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, in diesem Bereich eine Platte aus elektrisch isolierendem Material anzuordnen, die vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Fläche der Buchsenöffnung verläuft und die Kontaktstifte übergreift und in dieser Isolierplatte dann den beziehungsweise die genannten Verbindungsteile im Abstand zueinander und damit isolierend gegeneinander anzuordnen.

Je nach Ausbildung und Zuordnung der Verbindungsteile können auf diese Weise zwei oder mehrere Kontaktstifte auch im nicht gesteckten Zustand elektrisch miteinander verbunden werden, wodurch sich zum Beispiel für Testzwecke vor dem eigentlichen Steckvorgang die Funktionstüchtigkeit der einzelnen Steckkontakte ohne weiteres mittels der angeschlossenen Elektronik feststellen läßt.

Vorzugsweise sind die Verbindungsteile dabei wieder über korrespondierende Federelemente aus elektrisch leitendem Material mit den entsprechenden Kontaktstiften der Buchse verbunden. Der bei einer derartigen Simulation mögliche elektrische Kontaktweg wird in dem nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Neben den vorstehend genannten Einrichtungen weist die Buchse natürlich auch geeignete Kontaktbereiche zur elektrischen Kontaktierung der korrespondierenden Steckerkontakte auf. Vorzugsweise werden diese Kontaktstellen innerhalb der Öffnungen für die Kontaktstifte der Buchse elektrisch isolierend gegenüber den vorstehenden Einrichtungen angeordnet, zum Beispiel über Metallfedern in entsprechenden Aufnahmen.

Die Kontaktstifte der Buchse sind an ihrem freien Ende vorzugsweise in der gleichen Weise gestaltet, wie anhand der Kontaktstifte des Steckers beschrieben, ansonsten vorzugsweise über ihre gesamte Länge aus elektrisch leitendem Material.

Zur gleitbeweglichen Lagerung der Kontaktstifte in ihren korrespondierenden Öffnungen sind zwischen deren gehäuseseitigem Boden und dem Gehäuseboden Federelemente, vorzugsweise Spiralfedern angeordnet, die einerseits dafür sorgen, daß die Kontaktstifte im ungesteckten Zustand bis in den Bereich der Öffnung des Buchsengehäuses gedrückt werden, gleichzeitig aber auch beim Steckvorgang in Richtung auf den Gehäuseboden zurückgeführt werden können. Zur Fixierung der Endposition im ungesteckten Zustand ist der dem Gehäuseboden zugewandte Endbereich jedes Kontaktelementes mit einem flanschförmigen vorstehenden Ring ausgebildet, der in der Endstellung gegen einen entsprechenden Anschlag innerhalb der Wand der Öffnung stößt, wozu die Öffnung in diesem Bereich erweitert ausgebildet ist, so daß im gesteckten Zustand zwischen Kontaktstift und Öffnungswandung ein Luftspalt besteht.

In analoger Weise ist die verschieblich im Stecker gelagerte Manschette mit einem nach außen vorstehenden Flanschrand ausgebildet, der im ungesteckten Zustand gegen einen korrespondierenden Anschlag des Gehäuses anliegt und so die eine Endstellung der Manschette beschreibt. Die andere Endstellung (im gesteckten Zustand) ergibt sich aus dem Verschiebeweg der Buchse in das Steckergehäuse.

Um gleichzeitig Stecker und Buchse auch staub- und feuchtigkeitsdicht zu machen, können die Manschette und die Innenseite des Gehäusekörpers des Steckers beziehungsweise die Innenseite des Gehäusekörpers der Buchse sowie der Bauteil zur Aufnahme der Einrichtung für den EMP-Schutz bei der Buchse mit Vertiefungen zur Aufnahme von Dichtungsstreifen oder Dichtringen ausgebildet werden, die eine vollständige Abdichtung der Kontaktstifte gegenüber den jeweils korrespondierenden Bauteilen sicherstellen.

Die erfindungsgemäßen Teile der Steckvorrichtung bieten damit in mehrfacher Hinsicht einen Fortschritt und eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik. Insbesondere schaffen sie einen selbständigen Schutz gegen elektromagnetische Störstrahlen, gleichzeitig können im steckerseitigen Teil die Kontaktstifte im ungesteckten Zustand kurzgeschlossen werden, um Ladungen in den Kondensatoren der Elektronik abzubauen und die in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beschriebene Verbindung der Kontaktelemente der Buchse untereinander ermöglicht darüber hinaus Simulationen zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Buchsenkontakte.

Damit erweisen sich eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung beziehungsweise deren Teile als besonders sicher, was insbesondere für den Anwendungsbereich der Wehrtechnik von größter Bedeutung ist, um Fehlzündungen oder dergleichen zu vermeiden. Sowohl Stecker als auch Buchse sind jederzeit (im gesteckten wie ungesteckten Zustand) betriebssicher und bezüglich ihrer Funktionsfähigkeit überprüfbar. Die Teile sind schnell und sicher gegeneinander steckbar und gleichzeitig feuchtigkeits- und staubdicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dazu zeigt die Zeichnung in schematischer Darstellung in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stecker,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zugehörige Buchse der Steckvorrichtung.

Der in Fig. 1 dargestellte Stecker 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das aus einem zylinderförmigen metallischen Gehäusekörper 12a, einem Boden 12b aus elektrisch isolierendem Material und einer gegenüberliegenden Gehäuseöffnung 12c besteht.

Am Boden 12b des Gehäuses 12 sind insgesamt zehn Aufnahmen 14, elektrisch isolierend gegeneinander im Abstand angeordnet, die jeweils zur Aufnahme eines Kontaktstiftes 16 dienen, wobei sich die Kontaktstifte 16 mit Abstand und parallel zueinander vom Gehäuseboden 12b bis kurz vor den Bereich der Gehäuseöffnung 12c erstrecken.

Im Bereich der Aufnahmen 14 weisen die Kontaktstifte 16 jeweils elektrische Anschlüsse 18 auf, die (über im einzelnen nicht dargestellte elektrische Zuleitungen) die Kontaktstifte mit einer zugehörigen Steuer- und/oder Regeleinheit verbinden.

Am öffnungsseitigen Gehäuseteil übergreift eine topfförmige Metallmanschette 20 die Gesamtheit der Kontaktstifte 16, wobei die Wand 20a die äußeren Kontaktstifte umfaßt und dabei parallel zum Gehäusekörper 12a an dessen Innenfläche verläuft, während der Boden 20b mit insgesamt zehn Ausnehmungen 22 ausgebildet ist, in die die Kontaktstifte 16 ohne Spiel hineinragen.

Wie sich Fig. 1 entnehmen läßt, sind in den Innenseiten der Ausnehmungen 22 jeweils ringförmige Nuten 24 vorgesehen, in denen Dichtungs-O-Ringe 26 zum Beispiel aus einem Elastomer einliegen und für eine sichere Feuchtigkeit- und Staubabdichtung gegenüber den Kontaktelementen 16 und damit gegenüber einem Eindringen von Staub und/oder Wasser in das Gehäuseinnere sorgen. Die Abdichtung der Manschette 20 gegenüber dem Gehäuse 12 wird über eine entsprechende Nut/Dichtungsring-Anordnung 28, 30 erreicht.

Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist hinter dem Boden 20b eine zum Boden 20b parallele Platte 32 in der Manschette 20 angeordnet. Auch diese ist selbstverständlich wieder mit zehn, koaxial zu den Ausnehmungen 22 verlaufenden Öffnungen 34 ausgebildet, durch die die Kontaktstifte 16 hindurchragen. Auf ihrem Außenumfang beziehungsweise im Bereich der Öffnungen 34 ist die Platte 32 jeweils mit umlaufenden, ringförmigen Vertiefungen 36 ausgebildet, in denen korrespondierende Federelemente, hier Lamellenringe 38 einliegen, die - wie die Platte 32 - aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise Metall, bestehen. Die Lamellenringe 38 liegen dabei aufgrund ihrer Vorspannung sowohl gegen die Kontaktstifte 16 und die Platte 32 wie auch die Metallmanschette 20 an.

Innerhalb desselben Stecker-Abschnitts mit geringem Abstand hinter dem Dichtring 30 (in Richtung auf den Gehäuseboden 12b gesehen) ist innerhalb des Gehäusekörpers 12a eine weitere umlaufende Vertiefung 40 vorgesehen, in der gleichfalls ein Lamellenring 38 einliegt, der eine metallische Brücke zwischen der Manschette 20 und dem Gehäusekörper 12a schafft.

Außenseitig weist der Gehäusekörper 12a einen Masseanschluß 43 auf.

In Richtung auf den Gehäuseboden 12b gesehen liegt hinter der Metallplatte 32 eine weitere Platte 42 aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise einem Kunststoff, die im wesentlichen parallel zu Platte 32 verläuft und die Kontaktstifte 16 analog der Platte 32 mit entsprechenden Öffnungen 44 übergreift. Die Platte 42 liegt außenseitig unmittelbar gegen die korrespondierende Innenfläche der Wand 20a der Metallmanschette 20 an und erstreckt sich von der Platte 32 bis kurz vor das dem Gehäuseboden 12b zugewandte Ende der Metallmanschette 20 und ist durch einen Sprengring 46 gegen Verrutschen innerhalb der Metallmanschette 20 gesichert.

Die Platte 42 weist etwa mittig (in Längserstreckung der Kontaktstifte 16 gesehen) einen Hohlraum 48 auf, dessen Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser einer um die äußeren Kontaktstifte gedachten Kreisringfläche. In diesem Hohlraum liegt ein Verbindungsteil 50 ein, der mit Ausnahme des äußeren Umfangbereiches im wesentlichen der Form und Gestaltung der Platte 32 entspricht, das heißt der Verbindungsteil 50 weist entsprechende Öffnungen zum Übergreifen der Kontaktstifte 16 beziehungsweise entsprechende Vertiefungen im Bereich der Öffnungen zur Aufnahme von Federelementen, insbesondere Lamellenringen auf. Sowohl der Verbindungsteil 50 als auch die zugehörigen Federelemente sind wiederum aus Metall, also einem elektrisch leitendem Werkstoff, hergestellt.

Die Metallmanschette 20 weist in Richtung auf den Gehäuseboden 12b außenseitig einen Rücksprung 52 auf, der in der Darstellung gemäß Fig. 1 oben gegen einen korrespondierenden Vorsprung 54 der Gehäuseinnenwand anliegt. Dieser Zustand markiert die in Richtung auf die Gehäuseöffnung 12c maximale Endstellung der Manschette 20 und damit der von ihr aufgenommenen Teile, insbesondere der Platten 32, 42 sowie des Verbindungsteils 50 mit zugehörigen Bauteilen.

An der Rückseite des Rücksprungs 52 stützt sich eine Spiralfeder 56 ab, die mit ihrem gegenüberliegenden Ende gegen Anschläge 58 unmittelbar vor dem Gehäuseboden 12b anliegt.

Im unteren Teil der Fig. 1 ist der maximal zurückgefahrene Zustand der Manschette beziehungsweise der von ihr aufgenommenen Teile dargestellt, wobei der maximale Verschiebeweg mit "X" gekennzeichnet ist.

Eine sichere Führung der Teile bei der Verschiebung wird dadurch erreicht, daß die Manschette 20 sich außenseitig flächig gegen den Gehäusekörper 12a und innenseitig über die Innenflächen der Platten 33, 42 beziehungsweise des Bodenteils 20b sowie die Lamellen 38 gegen die korrespondierenden Kontaktstifte 16 abstützt.

Die Kontaktstifte 16 selbst sind wie folgt gestaltet, wobei zur näheren Erläuterung auf den in der Fig. 1 dargestellten dritten Kontakt von oben Bezug genommen wird. Der Kontakt 16 besteht aus einem metallischen Kern 60, der bis etwa in den Bereich der Gehäuseöffnung 12c verläuft. Zwischen der Aufnahme 14 und der Öffnung 44 ist der metallische Kern 60 mit einer Umhüllung 62 aus elektrisch isolierendem Material umgeben. In dem davor liegenden Abschnitt 64 fehlt die Umhüllung 62, das heißt der Kontaktstift 16 ist hier über den gesamten Querschnitt aus metallischem Material gebildet. Der Abschnitt 64 entspricht in seiner Länge in etwa der Dicke des Verbindungsteils 50 und die beiden Teile 64, 50 sind über die zwischengeschalteten Lamellen 38 dann elektrisch leitend verbunden, wenn die Manschette 20 gegen den Anschlag 54 anliegt, wie im oberen Teil der Fig. 1 dargestellt.

Auf dem vor dem Abschnitt 64 liegenden freien Ende ist über den metallischen Kern 60 eine Kunststoffkappe 66 gesetzt, die in ihrem hinteren Abschnitt 66b in Verlängerung des Abschnittes 64 ausgebildet ist und in dem davor liegenden Abschnitt 66a einen Rücksprung 68 auf ihrer Oberfläche aufweist, in den von vorne wiederum eine Metallkappe 70 eingesetzt ist.

Dabei ist die Anordnung derart, daß der Abschnitt 66b gegen den entsprechenden Abschnitt der Platte 42 aus elektrisch isolierendem Material anliegt (sofern die Manschette in der rechten Endposition steht), während die Metallkappe 70 in dieser Position der Manschette 20 über die Lamellen 38 in mechanischer und elektrischer Verbindung zur Platte 32 steht.

Wie dem oberen Teil der Fig. 1 zu entnehmen ist, bewirkt die Ausbildung der Kontaktstifte 16 beziehungsweise der Manschette 20 und der von ihr aufgenommenen Platte 32 mit zugehörigen Teilen eine durchgehende elektrische Verbindung der Teile miteinander bis zum Masseanschluß 42.

Dabei entspricht die Anordnung im wesentlichen der eines Faraday-Bechers, wenn der Masseanschluß an korrespondierende Bauteile, zum Beispiel eine Rakete, angeschlossen wird, wodurch ohne externe Maßnahmen unmittelbar ein Schutz gegen elektromagnetische Störstrahlen oder anders ausgedrückt: eine HF-Dichtigkeit erreicht wird. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Steckers dar.

Weiterhin läßt sich dem oberen Teil der Fig. 1 entnehmen, daß in der dort dargestellten Zuordnung von Manschette 20 und Kontaktstiften 16 der Verbindungsteil 50 über die Lamellen 38 direkt in elektrischer Verbindung mit den Kontaktstiften 16 steht, gleichzeitig aber auch über die Platte 42, die eine Art Gehäuse bildet, gegenüber benachbarten metallischen Teilen, insbesondere der Platte 32 und der Manschette 20 elektrisch isoliert ist. Diese Anordnung hat zur Folge, daß sich jetzt die Kontakte 16 untereinander kurzschließen lassen. Auf diese Weise können Ladungen in Kondensatoren abgebaut werden, die zum Beispiel bei einer vorhergehenden Benutzung des Steckers in Kodensatoren der angeschlossenen Steuer- und/oder Regeleinrichtung verblieben sind. Auch hier wird der Kurzschluß wieder automatisch initiiert, sobald die Manschette 20 ihre entsprechende Position zur Kontaktierung der Teile untereinander erreicht hat.

Bei zurückgefahrener Manschette 20 (dieser Vorsprung wird nachstehend noch näher beschrieben) verhindert die Isolierung 62 einen elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktelementen 16 beziehungsweise der Manschette 20 und der von der Manschette aufgenommenen Teile.

Die zugehörige Buchse 110 ist in Fig. 2 dargestellt. Auch die Buchse weist ein Metallgehäuse 112 auf, das im wesentlichen analog dem Steckergehäuse 12 gestaltet ist. Im Buchsengehäuse 112 ist eine Einrichtung 114 angeordnet, die im wesentlichen das Innere des Metallgehäuses 112 ausfüllt, jedoch mit insgesamt zehn zylinderförmigen Öffnungen 116 zur Aufnahme von Kontaktstiften 118 ausgebildet ist. Die Einrichtung 114 besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Material, hier einem Kunststoff. Die Öffnungen 116 sind jedoch jeweils mit einer metallischen Hülse 120 ausgekleidet, die bei 122 mit einem Rücksprung gestaltet ist. Dieser Rücksprung 122 dient zum Anschlag eines Fußteils 124 jedes Kontaktstiftes 118. Vom Fußteil 124 steht in Richtung auf den Gehäuseboden ein Stift 126 vor, der jeweils von einer Spiralfeder 128 übergriffen wird, die sich mit ihrem einen Ende gegen die Unterseite des Fußteils 124, mit ihrem anderen Ende gegen entsprechende Anschläge 130 vor dem Gehäuseboden 112b abstützt.

Der vom Fußteil 124 sich in Richtung auf die Gehäuseöffnung 112c erstreckende Abschnitt der Kontaktstifte 118, der mit Ausnahme des freien Endabschnittes vollständig aus Metall besteht, ist in seiner Länge so bemessen, daß die vordere Stirnfläche 132 mit der gedachten Fläche der Gehäuseöffnung 112c fluchtet, wenn der Fußteil 124 gegen den Anschlag 122 (aufgrund der Wirkung der Feder 128) anliegt.

Anhand dieser Position, die in Fig. 2 im oberen Teil dargestellt ist, soll der weitere Aufbau der Buchse erläutert werden. Die Einrichtung 114 endet etwa in der Mitte zwischen Fußteil 124 und Stirnfläche 132 der Kontaktelemente 118 und die Hülsen 120 sind zu ihrem freien Ende hin innenseitig jeweils mit Rücksprüngen 134 ausgebildet, in denen anhand des Steckers beschriebene Lamellenringe 138 einliegen.

Unmittelbar vor der Einrichtung 114 ist eine Platte 136 aus elektrisch leitendem Material in den Gehäusekörper 112a eingesetzt, wobei die Kunststoffplatte 136 mit Öffnungen 140 zum Übergreifen der Kontaktelemente 118 ausgebildet ist. Form und Anordnung der Platte 136 entsprechen im wesentlichen der der Platte 42 des Steckers 10, jedoch mit einem wesentlichen Unterschied. Während innerhalb der Platte 42 des Steckers 10 ein einziger metallischer Verbindungsteil 50 angeordnet ist, sind innerhalb der Platte 136 der Buchse 110 mehrere metallische Verbindungsteile 142a, b angeordnet, das heißt innerhalb der Kunststoffplatte 136 liegen - voneinander getrennt und elektrisch isoliert - Metallplatten 142a, b ein, die im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils zwei Kontaktstifte 118 miteinander elektrisch verbinden. Auf analoge Weise wie anhand des Steckers 10 dargestellt wird dazu mittels metallischer Lamellenringe 138 eine elektrische Brücke zwischen dem jeweiligen Verbindungsteil 142a, b und dem Kontaktstift 118 geschaffen. In der Zeichnung sind zwei metallische Verbindungsteile 142a (zur Verbindung der beiden oberen Kontaktstifte 118) und 142b (zur Verbindung der beiden unteren Kontaktstifte 118) dargestellt. Die Platte 136 ist wie die Platte 42 aus Montagegründen geteilt ausgebildet.

Unmittelbar vor der Platte 136 ist eine weitere metallische Platte 144 angeordnet, die in ihrem Umfang und ihrer Funktion der Platte 32 des Steckers 10 entspricht. Auf die zugehörige vorstehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.

In dem Bereich vor der Platte 144 geht der Gehäusekörper 112a in eine Frontplatte 146 über, die in Verlängerung der Kontaktstifte 118 mit insgesamt zehn Öffnungen 148 ausgebildet ist. Die Öffnungen 148 sind innenseitig mit Vertiefungen 150 ausgebildet zur Aufnahme entsprechender Dichtungsringe 152. Zur näheren Beschreibung wird insoweit wieder auf die Darstellung der entsprechenden Dichtungsteile beim Stecker 10 Bezug genommen.

Während beim Stecker 10 die Kontaktstifte 16 ortsfest und die übrigen Teile innerhalb des Gehäuses verschiebbar angeordnet sind, ist es bei der Buchse 110 genau umgekehrt, hier sind die Kontaktstifte 118 mittels der beschriebenen Spiralfedern 128 längsverschiebbar gelagert und die übrigen Einrichtungen innerhalb des Gehäuses 112 starr angeordnet.

Die Aufgabe und Funktion der metallischen Platte 144 beziehungsweise der zugehörigen Bauteile ist analog der gemäß der Platte 32 mit zugehörigen Teilen. Aufgrund der elektrischen Verbindung sämtlicher Kontaktelemente 118 mit der Platte 144 beziehungsweise dem Gehäuse 112 und dessen elektrischem Masseanschluß 154 wird wieder eine Art Faraday-Becher ausgebildet und damit - im ungesteckten Zustand - ein sicherer Schutz gegen elektromagnetische Störstrahlen erreicht.

Die Verbindungsteile 142a, b dienen - im ungesteckten Zustand - dazu, die Funktionstüchtigkeit der einzelnen Kontakte zu überprüfen beziehungsweise deren Funktion zu simulieren. Dabei wird durch die Verbindung der beiden oberen Kontakte 118 gemäß Fig. 2 beispielsweise der in der Figur gestrichelt dargestellte elektrische Kontaktweg beschrieben. In welcher Zuordnung die einzelnen Kontaktstifte 118 auf die geschilderte Art miteinander verbunden werden, hängt vom jeweiligen Einsatzbereich der Buchse beziehungsweise der Funktion der einzelnen Kontaktstifte ab und kann je nach Anwendungsbereich modifiziert werden.

Die Lamellenfedern 138 im freien Endbereich der Einrichtung 114 bilden die eigentliche Kontaktstelle zwischen Stecker und Buchse, wobei wie folgt vorgegangen wird:

Die Buchse 110 wird mit ihrem öffnungsseitigen Ende in das öffnungsseitige Ende des Steckers 10 geführt. Dabei stoßen dann die Stirnflächen der Kontaktelemente 16, 118 ebenso gegeneinander wie die Stirnflächen der Manschette 20 mit den Stirnflächen des öffnungsseitigen Gehäuseteils 112. Beim weiteren Vorschieben der Buchse 110 drücken dann die Kontaktstifte 16 des Steckers die korrespondierenden Kontaktstifte 118 der Buchse gegen die Wirkung der Federn 128 nach hinten, während gleichzeitig die Manschette 20 gegen die Wirkung der Feder 56 von den buchsenseitigen feststehenden Einrichtungen nach hinten geführt wird. Der Verschiebeweg X wird gestoppt durch Anlage des Anschlages 72 am Außenumfang des Steckers 10 gegen den korrespondierenden Anschlag 156 auf der Außenseite des Buchsengehäuses 112. In dieser Stellung kontaktieren die Kontaktstifte 16 mittels ihrer Abschnitte 64 die Federelemente 138 in den Ausnehmungen 134 der Buchse 110 und auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung zwischen Stecker 10 und Buchse 110 geschaffen, wobei der Kontaktweg zum Beispiel über den buchsenseitigen Anschluß 158, die Kontakthülse 120, den Lamellenring 138 und den Kontaktstift 16 (im Bereich seines Abschnittes 64) zum steckerseitigen elektrischen Anschlußende 18 verläuft. Der gesteckte Zustand ist in den unteren Teilen der Fig. 1, 2 dargestellt.

Zum Entriegeln wird auf umgekehrte Weise, wie vorstehend beschrieben, vorgegangen, wobei die Druckfedern 56 beziehungsweise 128 dafür sorgen, daß die beweglichen Teile (Manschette 20, Kontaktstifte 118) in die in den Fig. 1, 2 in der oberen Hälfte dargestellte Position zurückgeführt werden. Dabei kommt es gleichzeitig wieder durch eine Zuordnung der elektrisch leitfähigen Teile (wie oben dargestellt) zu einer HF-Abdichtung von Stecker und Buchse im Bereich der Einrichtungen 32 beziehungsweise 144 und zu einem Kurzschluß zwischen den Kontaktstiften 16 über den Verbindungsteil 50 zur Entladung der Kondensatoren der angeschlossenen Elektronik.


Anspruch[de]
  1. 1. Stecker für eine elektrische Steckvorrichtung mit folgenden Merkmalen:
    1. 1.1 einem zur korrespondierenden Buchse (110) der Steckvorrichtung hin geöffneten Gehäuse (12)
    2. 1.2 einer Anzahl von ortsfest angeordneten, parallel zum Gehäusekörper (12a) verlaufenden Kontaktstiften (16) sowie
    3. 1.3 einer koaxial zu den Kontaktstiften (16) innerhalb des Gehäusekörpers (12a) verschiebbaren Einrichtung (20, 32, 38) zur elektrischen Verbindung der Kontaktstifte (16) untereinander und mit dem Gehäusekörper (12a) im ungesteckten Zustand, wobei
    4. 1.4 die Kontaktstifte (16) mit Ausnahme der Kontaktbereiche zur Einrichtung (20, 38) (im ungesteckten Zustand) mit einem elektrischen Isoliermantel (62) umgeben sind, und an ihren freien Enden mit einer Kappe (70) aus elektrisch leitendem Material, isolierend gegenüber dem metallischen Kern (60) des Kontaktstiftes (16) ausgebildet sind, und
    5. 1.5 der Gehäusekörper (12a) im ungesteckten Zustand in seinem Kontaktbereich mit der Einrichtung (20, 32, 38) aus einem elektrisch leitenden Material besteht und einen zugehörigen Masseanschluß (43) zu angeschlossenen Bauteilen aufweist.
  2. 2. Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20, 32, 38) aus einer die Kontaktstifte (16) übergreifenden, im wesentlichen parallel zur (gedachten) Fläche der Gehäuseöffnung (12c) verlaufenden Platte (32) aus elektrisch leitendem Material sowie einer Anzahl von Federelementen (38) besteht, wobei sich die Federelemente (38) jeweils zwischen den Kontaktstiften (16) und der jeweiligen Innenfläche der korrespondierenden Öffnung (34) in der Platte (32) beziehungsweise zwischen dem Außenumfang der Platte (32) und der korrespondierenden Innenfläche des elektrisch leitenden Teils des Gehäusekörpers (12b) abstützen und diese elektrisch verbinden.
  3. 3. Stecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20, 32, 38) so angeordnet ist, daß sie eine elektrische Verbindung zu den Kontaktstiften (16) beziehungsweise dem Gehäusekörper (12b) in der zur Gehäuseöffnung (12c) hin maximalen Endstellung schafft.
  4. 4. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20, 32, 38) weiterhin eine koaxial zum Gehäusekörper (12b) verlaufenden Manschette (20) aus elektrisch leitendem Material umfaßt, die an ihrem, der Gehäuseöffnung (12c) zugewandten Ende, eine im wesentlichen parallel zur Platte (32) verlaufende Abschlußplatte (20b) aufweist, die die Kontaktstifte (16) übergreift, wobei die Platte (32) vor der Abschlußscheibe (20b) in der Manschette (20) mit elektrischem Kontakt zu dieser ortsfest einliegt und die Manschette (20) sich über ein Federelement (38) aus elektrisch leitendem Material gleitend gegenüber dem Gehäusekörper (12b) abstützt.
  5. 5. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Manschette (20) eine weitere Platte (42) aus elektrisch leitendem Material eingesetzt ist, die im wesentlichen parallel zur Platte (32) und über einen Isolierkörper im Abstand zu dieser verläuft und die Kontaktstifte (16) übergreift und in der Isolierplatte (42) ein Verbindungsteil (50) zur elektrischen Verbindung der Kontaktstifte (16) untereinander angeordnet ist.
  6. 6. Stecker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsteil (50) aus einer die Kontaktstifte (16) übergreifenden Platte aus elektrisch leitendem Material besteht, die im wesentlichen parallel zu den Platten (32, 42) verläuft, wobei der Verbindungsteil (15) sich über korrespondierende Federelemente (38) aus elektrisch leitendem Material gegenüber den Kontaktstiften (16) abstützt.
  7. 7. Stecker nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (38) Lamellenfedern sind.
  8. 8. Buchse für eine elektrische Steckvorrichtung, insbesondere zur Aufnahme eines Steckers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit folgenden Merkmalen:
    1. 8.1 einem zum korrespondierenden Stecker (10) hin geöffenten Gehäuse (112)
    2. 8.2 einer der Anzahl der Kontaktstifte (16) im Stecker (10) entsprechenden Zahl von Kontaktstiften (118), die in einer zur stirnseitigen Anlage an die Kontaktstifte (16) des Steckers (10) entsprechenden Anordnung im Gehäuse (112) parallel zu diesem längsverschiebbar angeordnet sind, die an ihren freien Enden mit einer Kappe (71) aus elektrisch leitendem Material, isolierend gegenüber dem metallischen Kern des Kontaktstiftes (118) ausgebildet sind,
    3. 8.3 einer innerhalb des Gehäusekörpers (112b) ortsfest angeordneten Einrichtung (120) aus elektrisch leitendem Material zur gleitbaren Aufnahme der Kontaktstifte (118) in korrespondierenden Öffnungen (116), die jeweils mit einem elektrischen Kontaktbereich (134, 138) zur elektrischen Verbindung mit einem elektrisch leitenden Abschnitt des zugehörigen Kontaktstiftes (16) des eingeschobenen Steckers (10) ausgebildet sind,
    4. 8.4 einer innerhalb des Gehäusekörpers (112a) ortsfest angeordneten weiteren Einrichtung (144, 138) zur elektrischen Verbindung der Kontaktstifte (118) untereinander und mit dem Gehäusekörper (112a) im ungesteckten Zustand,
    5. 8.5 einer Einrichtung (114) aus einem elektrisch isolierenden Material, die im wesentlichen das Innere des Metallgehäuses (112) ausfüllt, mit Öffnungen (116) zur Aufnahme der Kontaktstifte (118) und Isolierung der Kontaktstifte (118) untereinander im gesteckten Zustand und
    6. 8.6 Der Gehäusekörper (112a) in seinem Kontaktbereich mit der weiteren Einrichtung (144, 138) aus einem elektrisch leitenden Material besteht und einen zugehörigen Masseanschluß (154) zur Verbindung mit angeschlossenen Bauteilen aufweist.
  9. 9. Buchse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (120) beziehungsweise die entsprechenden Öffnungen (116) im Bereich der elektrischen Verbindungsstelle mit den zugehörigen Kontaktstiften (16) des Steckers (10) mit einer Vertiefung (134) ausgebildet ist (sind), in der jeweils ein Federelement (138) zur elektrischen Verbindung mit dem korrespondierenden Kontaktstift (16) einliegt.
  10. 10. Buchse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einrichtung (144, 138) aus einer die Kontaktstifte (118) übergreifenden, im wesentlichen parallel zur (gedachten) Fläche der Gehäuseöffnung (112c) verlaufenden Platte (144) aus elektrisch leitendem Material sowie einer Anzahl von Federelementen (138) aus elektrisch leitendem Material besteht, wobei sich die Federelemente (138) jeweils zwischen den Kontaktstiften (118) und der Platte (144) beziehungsweise zwischen dem Außenumfang der Platte (144) und der korrespondierenden Innenfläche des elektrisch leitenden Teils des Gehäusekörpers (112b) abstützen und diese elektrisch verbinden.
  11. 11. Buchse nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einrichtung (144, 138) so angeordnet ist, daß sie eine elektrische Verbindung zu den Kontaktstiften (118) beziehungsweise dem Gehäusekörper (112a) in der zur Gehäuseöffnung (112c) hin maximalen Endstellung schafft.
  12. 12. Buchse nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäusekörpers (112a), neben der weiteren Einrichtung (144, 138) eine Platte (136) aus elektrisch isolierendem Material eingesetzt ist, die im wesentlichen parallel zur Platte (144) verläuft und die Kontaktstifte (118) übergreift und in der Isolierplatte (136) mindestens ein Verbindungsteil (142a, b) aus elektrisch leitendem Material zur elektrischen Verbindung jeweils mindestens zweier Kontaktstifte (118) miteinander angeordnet ist und die Einrichtung (120), die Platte (144) und die Verbindungsteile (142a, b) elektrisch isoliert zueinander angeordnet sind.
  13. 13. Buchse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Verbindungsteile (142a, b) aus einem die jeweiligen Kontaktstifte (118) übergreifenden Bauteil aus elektrisch leitendem Material bestehen, wobei sich der Bauteil über korrespondierende Federelemente (139) aus elektrisch leitendem Material gegenüber dem jeweiligen Kontaktstift (118) abstützt.
  14. 14. Buchse nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (138, 139) Lamellenfedern sind






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com