DE19632905A1 - Elektrische Steckverbindung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckverbindung für mit pyrotechnischen Mitteln versehenen Rückhaltesystemen in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen aus der DE 41 40 692 A1 bekannten elektrischen Steckverbindung ist der federartige Kurzschlußfinger eine schleiferförmige Verlängerung des außermittigen Kontaktteils und erstreckt sich demzufolge in Richtung des zentrischen Kontaktteils und liegt an dessen Außenumfangsfläche schleiferartig an. Die äußere der zentrischen Kontakthülsen des Anschlußsteckers ist an ihrem freien Ende derart konisch geformt, daß beim Verbinden von Anschlußstecker und Steckverbinder der Kurzschlußfinger angehoben und über die Umfangsfläche der äußeren Kontakthülse gleiten kann. Dies ist zwar eine relativ einfache Ausführung des Kurzschlußfingers, jedoch bedingt dies einen relativ großen Federweg. Es besteht bei dieser bekannten Konstruktion die Gefahr, daß der federnde schleiferartige Kurzschlußfinger spätestens nach mehrmaliger Betätigung nicht mehr oder mit einem nur unzureichenden Angriffsdruck auf den zentrischen Kontaktteil in seine Ausgangslage zurückkehrt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Steckverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auch nach mehrmaliger Betätigung der Kurzschlußfinger mit nicht nachlassendem Angriffsdruck gegen den zentrischen Kontaktteil in seine Ausgangslage zurückkehrt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer elektrischen Steckverbindung der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine günstigere Ausbildung und Anordnung des federartigen Kurzschlußfingers relativ zum zentrischen Kontaktteil in der Art erreicht, daß der Kurzschlußfinger auch nach mehrmaligem Ein- und Ausstecken des Anschlußsteckers in bzw. vom Steckverbinder den zur Kurzschlußkontaktierung notwendigen Angriffsdruck beibehält. Bei einem derartig gerichteten federartigen Kurzschlußfinger ist eine entsprechende Federeigenschaft ohne weiteres möglich.

Desweiteren wird mit Hilfe der dadurch gegebenen Wendelfeder ein sogenannter Auswurfeffekt erreicht, d. h., daß der Anschlußstecker dann von der Wendelfeder zurückgeschoben wird, wenn die Verbindung von Anschlußstecker und Steckverbindung in nicht oder noch nicht korrekter Weise gegeben ist. Auf diese Weise ist stets sichergestellt, daß bei auf den Steckverbinder aufgestecktem Anschlußstecker das Rückhaltesystem von der elektrischen Seite her auch korrekt angeschlossen ist.

Mit den Merkmalen nach Anspruch 2 ist in vorteilhafter Weise erreicht, daß auch der außermittige Kontaktteil einstückig mit der Wendelfeder ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorliegender Erfindung, wie sie durch die Merkmale des Anspruchs 3 gegeben ist, ist das Trennelement am Steckverbinder vorgesehen.

Durch die Merkmale nach Anspruch 4 ergibt sich, daß die äußere der beiden konzentrischen Kontakthülsen sowohl der elektrischen Kontaktierung mit dem außermittigen Kontaktteil des Steckverbinders als auch dem mechanischen Verschieben der Wendelfeder und damit zu deren Zusammendrücken dient.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Verrastung von Anschlußstecker und Steckverbinder ergibt sich durch die Merkmale nach Anspruch 5. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, die Merkmale nach Anspruch 6 vorzusehen.

Eine einfache und zeitsparende elektrische Verbindung zwischen den beiden konzentrischen Kontakthülsen und den Anschlußleitungen im Anschlußstecker ergibt sich durch die Merkmale gemäß Anspruch 7.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale nach Anspruch 8 und/oder 9.

weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine einen Steckverbinder und einen Anschlußstecker aufweisende elektrische Steckverbindung, in einem Moment vor dem Zusammenstecken bzw. nach dem Auseinanderziehen, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung den Steckverbinder der elektrischen Steckverbindung nach Fig. 1,

Fig. 3 in perspektivischer Draufsicht den Steckverbinder nach Fig. 2 in zusammengebautem Zustand,

Fig. 4 in perspektivischer Unteransicht den Steckverbinder nach Fig. 2 in zusammengebautem Zustand,

Fig. 5 in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung den Anschlußstecker der elektrischen Steckverbindung nach Fig. 1,

Fig. 6 in perspektivischer Draufsicht den Anschlußstecker nach Fig. 5 in zusammengebautem Zustand,

Fig. 7 in perspektivischer und vergrößerter Unteransicht den Anschlußstecker nach Fig. 5 in zusammengebautem Zustand, und

Fig. 8A und 8B in vergrößerter perspektivischer Darstellung Einzelteile des Anschlußsteckers nach Fig. 5.

Die in der Zeichnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellte elektrische Steckverbindung 10 (Fig. 1) wird bei mit pyrotechnischen Mitteln versehenen Rückhaltesystemen, wie Airbags, Gurtstraffer und dergleichen in Kraftfahrzeugen verwendet. Die elektrische Steckverbindung 10 besteht im wesentlichen aus einem Steckverbinder 11 (Fig. 2-4) und einem Anschlußstecker 12 (Fig. 5-8). Dabei ist der Steckverbinder 11 in nicht dargestellter Weise mittels eines metallischen Gehäuses 13 Teil des pyrotechnischen Mittels, also in dieses eingebaut.

Der Steckverbinder 11 besitzt ein Stecksockelgehäuse 15 aus Kunststoff, eine Wendelfeder 16 aus elektrisch leitendem Material und einen zentrischen Kontaktteil in Form eines Stiftes 17. Das Stecksockelgehäuse 15 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und besitzt an einem beispielsweise etwa mittigen Bereich eine ringförmige Rastausnehmung in Form einer umlaufenden Ringnut 18. Zwischen der am Außenumfang umlaufenden Ringnut 18 und dem in Fig. 2 unteren Ende des Stecksockelgehäuses 15 ist ein Ringrand 19 angeformt. Innerhalb des Stecksockelgehäuses 15 ist ein Zwischenboden 20 angeordnet, an dem zur Unterseite des Stecksockelgehäuses 15 hin ein zylindrischer Körper 21 angeformt ist, welcher zwei parallele axiale Durchgangsausnehmungen 22 und 23 besitzt, die in nicht dargestellter Weise auch den Zwischenboden 20 durchdringen. Die eine Ausnehmung 22 ist zentrisch in der Achse des zylindrischen Körpers 21 angeordnet, während die dazu parallele Ausnehmung 23 exzentrisch ist. Die exzentrische Ausnehmung 23 kann auch durch eine vom Außenumfang eingearbeitete axiale Nut oder dergleichen gebildet sein. Von der zentrischen Ausnehmung 22 ist der zentrische Kontaktstift 17 aufgenommen. Vom Zwischenboden 20 ragt zum oberen Ende des Stecksockelgehäuses 15 hin ein zweiter jedoch im Durchmesser kleinerer zylindrischer Körper 24, der an seinem freien Ende mit einer Konusfläche 25 versehen ist. Der zweite zylindrische Körper 24 besitzt eine zentrische Bohrung 26, die mit der zentrischen Ausnehmung 22 im ersten zylindrischen Körper 21 und der im Zwischenboden 20 fluchtet.

Die Wendelfeder 16, die aus beispielsweise Federstahl gebildet ist, besitzt mehrere, hier sieben Wendeln 28. Von der untersten Wendel 28 der Wendelfeder 16 steht ein geradliniges Federende 29 in axialer Richtung ab derart, daß dieses Federende 29 in die exzentrische Ausnehmung 23 im Zwischenboden 20 und im ersten zylindrischen Körper 21 eindringen kann. Die oberste der Wendeln 28 besitzt ein Federende 31, das von einem Umfangsbereich dieser oberen Wendel radial nach innen, d. h. um etwa 90° umgebogen, absteht (Fig. 2).

Beim Zusammenbauen wird die Wendelfeder 16 in das Stecksockelgehäuse 15 eingebracht, wobei das erste untere Federende 29 die exzentrische Ausnehmung 23 durchdringt und aus dieser nach unten herausragt (Fig. 4). Dabei liegt die untere der Wendeln 28 der Wendelfeder 16 auf dem Zwischenboden 20 auf. Wird bzw. ist der zentrische Kontaktstift 17 in die zentrische Ausnehmung 22 derart eingebracht, daß er an der Unterseite aus dem ersten zylindrischen Körper 21 und an der Oberseite aus dem zweiten zylindrischen Körper 24 ragt, liegt das obere zweite Federende 31 an einem Außenumfangsbereich desjenigen Endes des zentralen Kontaktstiftes 17 an, der aus dem oberen zweiten zylindrischen Körper 24 ragt. Das obere zweite Federende 31, das hierzu in radialer Richtung zum zentrischen Kontaktstift 17 hin vorgespannt ist, erstreckt sich in einer Richtung senkrecht bzw. orthogonal zur axialen Richtung des zentrischen Kontaktstiftes 17.

Nach dem soeben beschriebenen Zusammenbau wird diese Steckverbinder-Einheit in das Metallgehäuse 13 des pyrotechnischen Mittels eines Rückhaltesystems in Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei das Metallgehäuse 13 unter beispielsweise Zwischenfügen eines O-Ringes 33 in nicht dargestellter Weise auf dem Ringrand 19 des Stecksockelgehäuses 15 dicht aufliegt. In nicht dargestellter Weise sind die beiden Kontaktstifte 17 und 31 mit einer elektrischen Zündvorrichtung, beispielsweise einer Spule verbunden. In dem in Fig. 3 dargestellten zusammengebautem Zustand sind die beiden Kontaktstifte 17 und 29 über das obere zweite Federende 31 der Wendelfeder 16 elektrisch kurzgeschlossen.

Der Anschlußstecker 12 besitzt ein Kunststoffgehäuse 37, das aus einem Steckbuchsengehäuseteil 36 und einem quer dazu verlaufenden Kabelanschlußgehäuseteil 38 mit Deckel 39 zusammengesetzt ist. Es ist auch möglich, das Kabelanschlußgehäuseteil koaxial zum Steckbuchsengehäuseteil 36 anzuordnen. Desweiteren besitzt der Anschlußstecker 12 zwei konzentrisch zueinander angeordnete Kontakthülsen 41, 42, zwischen denen ein hohlzylindrischer Ferritkern 43 vorgesehen ist und die im wesentlichen vom Steckbuchsengehäuseteil 36 aufgenommen sind.

Die äußere Kontakthülse 41 (Fig. 8A) ist aus einem ebenen Blech geformt derart, daß drei axiale Schlitze 46, 47, und 48 in der Umfangswandung vorgesehen sind, von denen der Schlitz 46 über die gesamte Länge der Kontakthülse 41 verläuft. Dadurch ergeben sich an der Unterseite drei im Abstand umlaufend angeordnete Stirnseiten 49, 50 und 51. Am oberen Ende ist die Kontakthülse 41 mit einem im Bereich des axialen Schlitzes 46 ausgeklinkten und tangential abgebogenen Anschlußsteg 42 versehen, der an seinem freien Ende rechtwinklig abgebogene V-Crimpstege 53, 54 besitzt. In ähnlicher Weise ist die innere Kontakthülse 42 (Fig. 8B) aufgebaut, d. h. sie ist aus einem ebenen Blech gerollt und gestanzt, wobei ein tangential abstehender Anschlußsteg 56 mit V-Crimpstegen 57, 58 vorgesehen sind. Umfangsseitig sind axial verlaufende Kontaktlaschen 59, 60 ausgeklinkt, die nach innen aufeinander zugewandt gebogen und auf ihren freien Enden zur Bildung einer Einführungsöffnung rückgebogen sind. Beim konzentrischen Ineinanderschieben der beiden Kontakthülsen 41 und 42 bewegt sich der Anschlußsteg 56 der inneren Kontakthülse 42 innerhalb des Durchgangsschlitzes 46 der äußeren Kontakthülse 41. Beide Anschlußstege 52 und 56 liegen in zusammengebautem Zustand, wie die Fig. 1 und 6 zeigen, in einer Ebene und parallel zueinander. Die Konzentrizität der beiden Kontakthülsen 41, 52 ist durch den Ferritkern 43 gegeben.

Gemäß Fig. 6 sind die Enden 62, 63 zweier paralleler isolierter elektrischer Drähte 64 und 65 durch Bohrungen 66 eines weiteren Ferritkerns 67 gesteckt, der in dem Kabelanschlußgehäuse 38 aufgenommen ist. Die Enden 62, 63 sind in die Öffnungen 68, 69 der V-Crimpstege 53, 54 bzw. 57, 58 gesteckt. Durch Zuklappen und Verrasten des hier nur schematisch dargestellten Deckels 39 werden die Drahtenden 62, 63 mittels hier am Deckel 39 nicht dargestellter Ansätze derart in die V-Crimpstege gedrückt, daß die Isolierung der Drähte durchschnitten und eine elektrische Verbindung zwischen den Drahtenden 62, 63 und den Anschlußstegen 52, 56 hergestellt wird.

Das Steckbuchsengehäuse 36 des Gehäuses 37 des Anschlußsteckers 12 besitzt, jeweils am Boden 76 des Kabelanschlußgehäuses 38 angeformt, ein inneres hohlzylindrisches Teil 71 und einen äußeren, mit drei über den Umfang verteilt angeordneten Schlitzen 73 versehenen hohlzylindrischen Kragen 72, der den hohlzylindrischen Teil 71 überragt und in diesem überragenden Bereich an der Innenumfangsfläche einen durch die Schlitze 73 unterbrochenen umlaufenden Rastrand 74 besitzt. Der hohlzylindrische Teil 71 besitzt außer seiner mittigen Bohrung 77 drei ringabschnittsförmige axiale Schlitze 78, 79 und 80, in denen die entsprechenden Schenkel der äußeren Kontakthülse 41 aufgenommen sind, deren Stirnseiten 49 bis 51, wie der Fig. 6 zu entnehmen ist, nach unten aus den Schlitzen 78 bis 80 hervorragen (Fig. 7). Zum Einstecken der Kontakthülsen 41 und 42 in den hohlzylindrischen Teil 71 ist der Boden 76 des Kabelanschlußgehäuses 38 mit entsprechenden Ausnehmungen, die mit der Bohrung 77 bzw. den Schlitzen 78 bis 80 fluchten, versehen. Im Boden 76 sind außerdem in einem Abstand um die äußere Kontakthülse 41 und den Anschlußstegen 52, 56 abgewandt zwei kreisförmige Schlitzausnehmungen 81 und 82 vorgesehen, durch die mit Hilfe eines Werkzeuges die zugehörigen Rastränder 74 erreichbar und aus der Ringnut 18 im Stecksockelgehäuse 15 des Steckverbinders 11 entriegelbar sind.

Wie erwähnt, sind die Kontaktstifte 17 und 29 des Steckverbinders 11 bei nichteingestecktem Anschlußstecker 12 kurzgeschlossen, so daß eine Zündung der pyrotechnischen Mittel aufgrund von äußeren elektrischen Einflüssen bei der Erstmontage oder einer Reparatur oder einer Sicherheitsüberprüfung des Rückhaltesystems nicht zünden kann. Erst wenn der Anschlußstecker 12 in den Steckverbinder 11 verrastend eingesteckt ist, ist die Kurzschlußverbindung zwischen dem zweiten Federende 31 der Wendelfeder 16 und dem oberen Ende des zentrischen Kontaktstiftes 17 aufgehoben. Dies erfolgt dadurch, daß beim Aufstecken des Steckbuchsengehäuses 36 des Anschlußsteckers 12 auf bzw. über das Stecksockelgehäuse 15 des Steckverbinders 11 die Stirnseiten 49 bis 51 der äußeren Kontakthülse 41 auf die obere der Wendeln 28 der Wendelfeder 16 gelangen. Mit dem weiteren Aufstecken wird die Wendelfeder 16, die sich am Zwischenboden 20 abstützt, zusammengedrückt. Dabei bewegt sich das obere zweite Federende 31 ebenfalls in axialer Richtung und gelangt auf die Schrägfläche 25 des zweiten zylindrischen Körpers 24 und über diese hinweg auf dessen Umfangsfläche. Da der zweite zylindrische Körper 24 aus elektrisch isolierendem Material ist, erfolgt eine elektrische Trennung des zweiten Federendes 31 vom betreffenden Ende des zentrischen Kontaktstiftes 17. Mit dem Abgleiten des oberen zweiten Federendes 31 vom betreffenden Ende des zentrischen Kontaktstiftes 17 gelangen die Kontaktlaschen 59, 60 der inneren Kontakthülse 42 über das zugewandte Ende des zentrischen Kontaktstiftes 17, so daß sich außer der Kontaktverbindung zwischen der Wendelfeder 16 und der äußeren Kontakthülse 41 auch eine elektrische Verbindung zwischen dem zentrischen Kontaktstift 17 und der inneren Kontakthülse 42 ergibt. In diesem Zusammenhang ist aus Fig. 7 ersichtlich, daß das freie Ende der inneren Kontakthülse 42 gegenüber der Stirnseite 49 bis 51 der äußeren Kontakthülse 41 axial zurückgesetzt ist. Der Einsteckvorgang ist mit der sicheren elektrischen Trennung von Wendelfeder 16 und zentrischem Kontaktstift 17 erst dann beendet, wenn die Rastrandbereiche 74 des Anschlußsteckers 12 in die Ringnut 18 des Steckverbinders 11 gelangen bzw. einrasten. Dies bedeutet, daß die Einsteckweglänge derart ist, daß das obere zweite Federende 31 der Wendelfeder 16 sich mit Sicherheit vom zentrischen Kontaktstift 17 abgehoben hat.

Claims (9)

1. Elektrische Steckverbindung (10) für mit pyrotechnischen Mitteln versehenen Rückhaltesystemen in Kraftfahrzeugen, mit einem Steckverbinder (11), der einen zylindrischen Stecksockel (15) mit einem zentrischen Kontaktteil (17) und einem außermittigen Kontaktteil (29) besitzt, welcher letzterer mit einem federartigen Kurzschlußfinger (31) versehen und über diesen am zentrischen Kontaktteil (17) anliegt, und mit einem Anschlußstecker (12), der mit konzentrischen Kontakthülsen (41, 42) in einer zylindrischen Steckbuchse (36) versehen ist und bei dessen Aufstecken auf den Steckverbinder (11) der Kurzschlußfinger (31) vom zentrischen Kontaktteil (17) abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der federartige Kurzschlußfinger durch ein radial nach innen gebogenes Ende (31) einer Wendelfeder (16) gebildet ist, das in einer zum zentrischen Kontaktteil (17) senkrechten Ausrichtung an dessen Außenumfang unter Vorspannung anliegt, und daß mit dem Aufstecken des Anschlußsteckers (12) auf den Steckverbinder (11) die Wendelfeder (16) durch die äußere der konzentrischen Kontakthülsen (41, 42) zusammendrückbar und der Kurzschlußfinger (31) über ein dem zentrischen Kontaktteil (17) benachbartes Trennelement (24) schiebbar ist.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der außermittige Kontaktteil des Steckverbinders (11) durch das andere in axialer Richtung umgebogene Ende (29) der Wendelfeder (16) gebildet ist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement ein mit einer Auflaufschräge (25) versehener zylindrischer Isolierstoffkörper (24) ist, der vom zentrischen Kontaktteil (17) durchdrungen ist.

4. Steckverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (49 bis 51) der äußeren konzentrischen Kontakthülse (41) einen mittleren Durchmesser besitzt, der dem der gegenüberliegenden Wendel (28) der Wendelfeder (16) entspricht.

5. Steckverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die konzentrischen Kontakthülsen (41, 42) aufnehmende zylindrische Steckbuchse (36) des Anschlußsteckers (12) mit einer teilweise umlaufenden Rastnase (74) versehen ist, die in einer entsprechend teilweise umlaufenden Rastausnehmung (18) im zylindrischen Stecksockel (15) des Steckverbinders (11) verrastend aufnehmbar ist.

6. Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der relative Verschiebeweg zwischen Stecksockel (15) des Steckverbinders (11) und der Steckbuchse (36) des Anschlußsteckers (12) dem zur Trennung des Kurzschlußfingers (31) vom zentrischen Kontaktteil (17) notwendigen Weg mindestens entspricht.

7. Steckverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden konzentrischen Kontakthülsen (41, 42) mit V- Crimpanschlußkontakten (53, 54; 57, 58) versehen sind, die in montiertem Zustand parallel nebeneinander angeordnet sind.

8. Steckverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere konzentrische Kontakthülse (41) mit über den Umfang verteilten axialen Schlitzen (46 bis 48) versehen ist.

9. Steckverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden konzentrischen Kontakthülsen (41, 42) ein hohlzylindrischer Ferritkern (43) vorgesehen ist.