DE102004018430A1 - Elektrische und mechanische Verbindungsanordnung - Google Patents
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Abstract
Bei einer elektrischen und mechanischen Verbindungsanordnung (10) aus einem mehradrigen Kabel (11) und einem zylindrischen Steckverbinderteil (14) in Form eines Steckers oder einer Buchse sind die Adern (12) des Kabels (11) mit in einem elektrischen Isolierteil (20) des Steckverbinderteils (14) gehaltenen Buchsen- oder Steckerkontakten (18) verbunden. Zum Erreichen von Verbindungsanordnungen sehr kleiner Baugröße ist eine von einem mit einem Isoliermantel (16) versehenen Endbereich des Kabels (11) bis zu einem dem Steckbereich (13) abgewandten Endbereich des Isolierteils (17) reichende Metallhülse (30) vorgesehen, die in bestimmten Längenabschnitten umfangsseitig einerseits mit dem Kabelisoliermantel (16) und andererseits mit dem Isolierteil (20) vercrimpt ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische und mechanische Verbindungsanordnung aus einem vorzugsweise mehradrigen Kabel und einem zylindrischen Steckverbinderteil in Form eines Steckers oder einer Buchse, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Bei einer derartigen aus der
DE 40 15 092 C2 bekannten elektrischen und mechanischen Verbindungsanordnung ist das Steckverbinderteil mit seinem hinteren, dem Steckbereich abgewandten hohlen Ende mittels einer Quetschverbindung an einem Hochfrequenzkabel gehalten. Das vordere Ende des Steckverbinderteils trägt ein Isolierteil um einen Buchsen- oder Steckerkontakt sowie außenseitig einen Abschirmkontakt. Art und Weise der Befestigung des Steckbereichs am Steckverbinderteil ist nicht beschrieben. Üblicherweise sind bei solchen Steckverbinderteilen die einzelnen Bauteile des Steckbereichs untereinander und mit einem hohlen Gehäuse, in dessen hinteres Ende das Kabel eingeführt wird, über Verschraubungen und/oder Verrastungen miteinander verbunden. Derartige Verbindungen sind herstellungstechnisch und montagetechnisch relativ aufwendig. Außerdem benötigen derartige Verbindungen relativ viel Platz. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine elektrische und mechanische Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Verbindung zwischen isoliertem Kabelende und Steckbereich montagetechnisch vereinfacht und gleichzeitig auch bei Verbindungsanordnungen sehr kleiner Baugröße anwendbar ist.
- Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer elektrischen und mechanischen Verbindungsanordnung der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
- Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine konstruktiv sehr einfache Schutzgehäuseverbindung erreicht, die auf einfache Art und Weise auch beim Endkunden montiert werden kann. Das Zusammenbauen der Verbindungsanordnung erfolgt in einfacher Weise durch das Crimpen der als Schutzgehäuse ausgebildeten Metallhülse an ihren beiden Enden, d.h. nicht nur zur Verbindung mit dem vollständig isolierten Ende des Kabels, sondern auch mit dem Steckbereich beziehungsweise dessen Isolierteil. Dabei ist mit dieser Schutzgehäusebeziehungsweise Metallhülsen-Verbindung sowohl eine formschlüssige und damit mechanisch zugfeste als auch eine absolut feuchtigkeitsdichte Verbindung erreichbar.
- Mit den Merkmalen nach Anspruch 2 ist auch am Steckbereich beziehungsweise Isolierteil eine mechanisch feste Verbindung in einfacher Weise erreichbar. Sind dabei die Merkmale nach Anspruch 3 vorgesehen, ist in einfacher Weise eine feuchtigkeitsdichte Verbindung gewährleistet.
- Mit den Merkmalen nach Anspruch 4 kann erreicht werden, dass die Größe der Materialverformung in bestimmten Bereichen begrenzt ist, ohne dass die Qualität der Crimpverbindung nachteilig beeinflusst ist. Zweckmäßigerweise sind dabei die Merkmale nach Anspruch 5 dann vorgesehen, wenn das Werkzeug zum Herstellen der Crimpverbindung aus zwei Halbschalen besteht, so dass eine Materialverformung an der Metallhülse im Bereich der aneinanderliegenden Werkzeughälften auf ein Minimum begrenzt ist und dadurch keine axiale Verformung auftritt.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform vorliegender Erfindung sind die Merkmale nach Anspruch 6 vorgesehen, womit erreicht ist, dass auch die Schirmung bei einem abgeschirmten Kabel von der Metallhülse in einfacher Weise übernommen und gegebenenfalls auf das weiterführende Kabel übertragen werden kann. Dadurch ist sowohl die mechanische als auch eine elektrische Verbindung in derselben Art und Weise herstellbar. Zweckmäßigerweise sind dabei die Merkmale nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9 vorgesehen.
- Mit den Merkmalen nach Anspruch 10 und/oder 11 sind ein sicheres Ergreifen und ein Beitrag zur Miniaturisierung gewährleistet, und mit denen nach Anspruch 12 eine sichere Handhabung beim Herstellen einer Steckverbindung und ein Knickschutz für das Kabel erreicht.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Werkzeug zum Herstellen einer Crimpverbindung an einer elektrischen und mechanischen Verbindungsanordnung der vorgenannten Art, wie sie durch die Merkmale nach Anspruch 13 beschrieben ist.
- Dabei ist es zweckmäßig, das Werkzeug entsprechend den Merkmalen nach Anspruch 14 auszugestalten.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
-
1 in auseinandergezogener Darstellung die Bauteile zur Herstellung einer Verbindungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiels vorliegender Erfindung, -
2 in teilweise aufgebrochener Darstellung die Verbindungsanordnung in montiertem Zustand der einzelnen Bauteile und -
3 in schematischer perspektivischer Darstellung ein Teil eines Crimpwerkzeugs zum Erreichen einer Verbindungsanordnung in einer Variante zu2 . - Die in den
1 und2 dargestellte im Wesentlichen zylindrische Verbindungsanordnung10 dient dazu, ein mehradriges Kabel11 mit einem Steckbereich13 eines Steckverbinderteils14 mechanisch und gegebenenfalls zur elektromagnetischen Schirmung elektrisch zu verbinden, wobei die einzelnen Adern12 des Kabels11 mit dem Steckbereich13 in gesonderter Weise verbunden werden. -
1 zeigt das Kabel11 mit hier beispielsweise fünf Adern12 , die jeweils einzeln und zusammen als Bündel an ihrem nicht abisolierten Bereich von einem Isoliermantel15 beziehungsweise16 umgeben sind. Der Steckverbinderteil14 besitzt einen zweiteiligen Isolierkörper20 , dessen hinteres Durchführungsteil17 hier beispielsweise Steckerkontakte18 aufnimmt, mit denen die abisolierten Enden der einzelnen Adern12 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Crimpen fest verbunden werden. Die Steckerkontakte18 sind im Durchführungsteil17 axial schiebefest aufgenommen, überragen mit ihren vorderen Enden19 das Durchführungsteil17 und befinden sich innerhalb einer mit dem Durchführungsteil17 axial verrastbaren Isolierhülse21 des Isolierkörpers20 (2 ). Es versteht sich, dass ein derartiger Isolierkörper20 stattdessen auch mit Buchsenkontakten versehen sein kann. - Der zweiteilige Isolierkörper
20 ist von einer metallischen gestuften Verbindungshülse22 umgeben, die in nicht dargestellter Weise an ihrem durchmesserkleineren vorderen Bereich mit einem metrischen Außengewinde oder Bajonettverschlussteil zum mechanischen Verbinden mit einem Buchsen-Steckverbinderteils an beispielsweise einem Gerätegehäuse versehen sein kann. Die Verbindungshülse22 liegt mit ihrer vorderen Stirnfläche27 an einer Schulter28 der Isolierhülse21 axial an. Der durchmessergrößere Bereich der Verbinderhülse22 ist außenumfangsseitig mit einer griffigen Rändelung versehen. - Das Durchführungsteil
17 des Isolierkörpers17 ist an seinem den Verbindungsbereich von Steckerkontakten18 und Adern12 aufnehmenden Endbereich mit zwei axial beabstandeten Ringnuten23 und24 versehen, in die jeweils ein O-Ring25 beziehungsweise26 eingelegt wird. Bei einer nicht dargestellten Variante sind die, beiden O-Ringe25 ,26 durch eine mit entsprechender axialer Ausdehnung versehene Dichtmanschette ersetzt. - Über das Kabel
11 ist eine Metallhülse30 geschoben, die in Längsrichtung profiliert ist und die aus einem dünnwandigen Edelstahl hergestellt ist. Das dem Kabel11 zugewandte hintere Ende der Metallhülse30 ist mit einem umgebördelten Ringflansch31 versehen, während das dem Steckbereich13 zugewandte vordere Ende der Metallhülse30 mit zwei radial nach außen gerichteten Ringansätzen oder -wulsten32 und33 versehen ist. Die Metallhülse30 geht von einem das Kabel11 umgebenden durchmesserkleineren Bereich konisch in einen durchmessergrößeren Bereich über, in den das Durchführungsteil17 des Isolierkörpers20 und über den der durchmessergrößere Bereich der Verbinderhülse22 passt. - Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kabel
11 mit einem Abschirmgeflecht35 versehen, das nach Freilegen vom Isoliermantel16 über eine bestimmte axiale Länge zurück gestülpt auf einer über dem Isoliermantel16 geschobenen metallischen Topfhülse34 zu liegen kommt. - Des Weiteren ist die Verbindungsanordnung
10 mit einem metallischen ringförmigen Federkorb36 versehen, der zwischen den beiden Ringwulsten32 und33 außenumfangsseitig an der Metallhülse30 aufgenommen wird. - Die Metallhülse
30 dient als Schutzgehäuse und beim Ausführungsbeispiel auch als Schirmungsgehäuse, das in einfacher und schneller Weise eine mechanisch feste Verbindung und beim Ausführungsbeispiel auch eine elektrische Schirmungsverbindung zwischen dem Kabel11 und dem Steckbereich13 beziehungsweise dessen Isolierkörper17 beziehungsweise dessen metallischer Verbinderhülse22 bietet. Hierzu werden zunächst die Adern12 mit den Steckerkontakten18 verbunden und die letzteren in den Durchführungsteil17 des Isolierkörpers20 verrastend eingesteckt. Über den Isolierkörper18 werden die beiden O-Ringe25 und26 gebracht und die Isolierhülse21 auf den Durchführungsteil17 verrastend gesteckt und die bereits aufgefädelte Verbinderhülse22 über die Isolierhülse21 bis zu deren Ringschulter28 gebracht. - Danach wird die Metallhülse
30 mit dem zwischen die beiden Ringwulste32 und33 gebrachten Federkorb36 über das mit den O-Ringen25 ,26 versehenen Durchführungsteil17 und unter den durchmessergrößeren hinteren Teil der Verbinderhülse22 gebracht, wobei sich der metallische Federkorb36 an den Innenumfang dieses Teils der metallischen Verbinderhülse22 federnd vorgespannt anlegt. Dies führt zu einer sowohl elektrischen als auch mechanisch reibenden Verbindung zwischen Metallhülse30 und Verbinderhülse22 . - In diesem Zustand werden an der Metallhülse
30 von deren Außenumfang her drei Crimpverbindungen37 ,38 und39 vorgenommen. Die erste Crimpverbindung37 erfolgt zur Verbindung der Metallhülse30 mit dem Isolierkörper20 derart, dass im Bereich der aus der Verbinderhülse22 axial herausragenden und mit dem O-Ring25 bestückten Ringnut23 im Durchführungsteil17 ein umfangsseitiges Eindrücken der Metallhülse30 vorgenommen wird, wodurch die radial nach innen vorstehende Verformung47 den O-Ring25 verformt und in die Ringnut23 teilweise eingreift. Dadurch ist sowohl eine feuchtigkeitsdichte als auch eine in axialer Richtung mechanisch feste Verbindung erreicht. Auf Grund der hohen Reibung der Metallhülse30 gegenüber dem O-Ring25 ist auch eine drehfeste Verbindung erreicht. - Eine zweite Crimpverbindung
39 erfolgt über einem ringförmigen Bereich der Metallhülse30 nahe dem als Kabelbiegeschutz dienenden Ringflansch31 derart, dass die radial nach innen vorstehende Verformung49 den Isoliermantel16 des Kabels11 zusammendrückt, wodurch sich ebenfalls eine feuchtigkeitsdichte und mechanisch zugfeste und drehfeste Verbindung erreichen lässt. - Beim dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem das Kabel
11 mit der Topfhülse34 und dem umgestülpten Abschirmgeflecht35 versehen ist, erfolgt eine dritte Crimpverbindung38 derart, dass die radial nach innen vorstehende Verformung48 der Metallhülse30 umfangsseitig auf das Abschirmgeflecht35 klemmt, so dass die Metallhülse30 die elektromagnetische Abschirmung der abisolierten Kabeladern12 und deren Verbindung mit den Steckerkontakten18 im Isolierkörper20 übernimmt und, wie erwähnt auf die Verbinderhülse22 und über diese die Schirmung ununterbrochen auf einen weiteren Steckverbinderteil überträgt. - In der Zeichnung sind die radial nach innen ragenden wulstartigen Verformungen
47 ,48 ,49 der Crimpverbindungen37 bis39 gleichmäßig ausgebildet, das heißt, die Höhe der radial nach innen ragenden Verformungen47 bis49 ist über den gesamten Innenumfang gleich. - Bei einem nicht im Einzelnen dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verformungen
47 bis49 der Crimpverbindungen37 bis39 derart, dass sie an jeweils zwei diametral gegenüberliegenden Bereichen eine maximale Höhe beziehungsweise eine minimale Höhe besitzen. Mit anderen Worten, über jeweils einen Bereich von 180° sind die Verformungen47 bis49 bezüglich ihrer Höhe (radialen Abmessung) in axialer Richtung gesehen sichelförmig ausgebildet, derart, dass sie von einer Höhe nahe oder gleich Null über eine maximale Höhe wieder zu einer Höhe nahe oder gleich Null stetig verlaufen. - Diese Ausgestaltung der radial nach innen ragenden wulstartigen Verformungen
47 bis49 erfolgt mit einem in3 schematisch und nur teilweise dargestellten Crimpwerkzeug40 , das aus zwei Halbschalen41 besteht, wobei jede Halbschale41 innenseitig in Umfangsrichtung gesehen einen radial nach innen weisenden Formungsvorsprung42 aufweist, dessen radial nach innen verlaufender Abstand zur Innenumfangsfläche43 der Werkzeughalbschale41 von einem Betrag nahe oder gleich Null über einen maximalen Betrag wieder zu einem Betrag nahe oder gleich Null, das heißt axial gesehen sichelförmig verläuft. - Diese Ausgestaltung der beiden Werkzeughalbschalen
41 hat den Vorteil, dass dort, wo die beiden Werkzeughalbschalen41 radial aufeinander zu gehen, das heißt in der Trennebene während des Crimpvorganges in axialer Richtung keine Verformung der Metallhülse30 bewirkt wird. - Durch die beschriebene Konstruktion beziehungsweise Verbindung ist eine sehr kleinbauende Verbindungsvorrichtung
10 erreicht, die beispielsweise einen maximalen Durchmesser von circa 15 mm und eine Länge von der Stirn der Verschlusshülse21 bis zum abgewandten Ende31 der Metallhülse30 von circa 55 mm besitzt. - Erwähnt sei noch, dass diese Verbindungsanordnung auch bei einadrigen Kabeln und hier insbesondere bei Koaxialkabeln angewendet werden kann.
Claims (14)
- Elektrische und mechanische Verbindungsanordnung (
10 ) aus einem vorzugsweise mehradrigen Kabel (11 ) und einem zylindrischen Steckverbinderteil (14 ) in Form eines Steckers oder einer Buchse, wobei die Adern (12 ) des Kabels (11 ) mit in einem elektrischen Isolierkörper (20 ) des Steckverbinderteils (14 ) gehaltenen Buchsen- oder Steckerkontakten (18 ) verbindbar beziehungsweise verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einem mit einem Isoliermantel (16 ) versehenen Endbereich des Kabels (11 ) bis zu einem dem Steckbereich (13 ) abgewandten Endbereich des Isolierkörper (20 ) reichende Metallhülse (30 ) vorgesehen ist, die in bestimmten Längenabschnitten umfangsseitig einerseits mit dem Kabelisoliermantel (16 ) und andererseits mit dem Isolierkörper (20 ) vercrimpbar beziehungsweise vercrimpt ist. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial nach innen weisende Crimpverformung (
47 ) der Metallhülse (30 ) in eine Umfangsnut (23 ) des Isolierkörper (20 ) greift. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Umfangsnut (
23 ) des Isolierkörper (20 ) ein Dichtelement (25 ) vorgesehen ist. - Verbindungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radial nach innen weisende Crimpverformung (
47 ,48 ,49 ) der Metallhülse (30 ) längs ihres Innenumfangs unterschiedliche Höhe aufweist. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die radial nach innen weisende Crimpverformung (
47 ,48 ,49 ) der Metallhülse (30 ) über jeweils 180° eine sichelförmig verlaufende Höhe aufweist. - Verbindungsanordnung, bei der das Kabel (
11 ) eine äußere Schirmung (35 ) aufweist, nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung (35 ) endseitig über den Kabelisoliermantel (16 ) rückgelegt ist und dass die Metallhülse (30 ) längs der rückgelegten Schirmung (35 ) mit dieser vercrimpbar beziehungsweise vercrimpt ist. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kabelisoliermantel (
16 ) und der umgestülpten Schirmung (35 ) eine Topfhülse (34 ) angeordnet ist. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (
30 ) an ihrem isolierteilseitigen Ende mit einer elektrischen Verbindung (36 ) zu einem Schirmungsteil (27 ) am Steckverbinderteil (14 ) versehen ist. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung durch einen metallischen Federkorb (
36 ) und das Schirmungsteil durch eine metallische Verbinderhülse (22 ) gebildet ist. - Verbindungsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (
30 ) hinsichtlich ihres Durchmessers profiliert ist. - Verbindungsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (
30 ) dünnwandig und aus Edelstahl ist. - Verbindungsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (
30 ) an ihrem kabelseitigen Ende mit einem radial nach außen stehenden Bördelrand (31 ) versehen ist. - Werkzeug (
40 ) zum Herstellen einer Crimpverbindung (37 ,38 ,39 ) an einer elektrischen und mechanischen Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 und gegebenenfalls einem der folgenden, gekennzeichnet durch zwei identische Werkzeughalbschalen (41 ), die innenumfangsseitig einen einen radial nach innen gerichteten und axial gesehen sichelförmigen Höhenverlauf aufweisenden Formungsvorsprung (42 ) aufweisen. - Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des sichelförmigen Formungsvorsprungs (
42 ) in der Trennebene des Werkzeugs nahezu oder gleich null ist.
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2005
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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