DE4119122C2 - Elektrische Steckverbindung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Steckverbindung nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, bei elektrischen Steckverbindungen, die aus einem ersten Teil und einem an dieses angepaßtem zweiten Teil, das als Kupplungsteil ausgeführt ist, bestehen, Verriegelungen vorzusehen, die ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbindung verhindern.

Diese Verriegelungen sind üblicherweise als elastische Elemente wie Federn, Haken und dergleichen ausgebildet, die beim Schließen der Steckverbindung hinter Rastelementen einrasten.

Bei hohen mechanischen Beanspruchungen dieser Steckverbindung, beispielsweise bei einer Steckverbindung an Bord eines Kraftfahr­ zeugs, ist es erforderlich, die zum Verriegeln erforderlichen Elemente verstärkt auszubilden, damit ein Lösen der Steckverbindung durch die erheblichen mechanischen Beanspruchungen der Steckver­ bindung während des Betriebes des Kraftfahrzeuges sicher vermieden wird.

Durch die DE-35 31 925 C2 ist ein elektrischer Steckverbinder bekannt, mit einer U-förmigen Verriegelungsfeder aus Draht, die auf einem Kupplungsteil gelagert ist und eine Rastnase eines in das Kupplungsteil eingesetzten ersten Teils hintergreift. Die Verriegelungsfeder ist ein kompliziert gebogenes Bauteil aus Federdraht mit zwei Federschenkeln, wobei jeder der Federschenkel einen zweiarmigen Hebel bildet und an den Hebeln Verriegelungsabschnitte mit einem Stützabschnitt und einem Handhabungsabschnitt ausgeformt sind.

Ein derartiges Bauteil ist mit vielen, voneinander abhängigen Toleranzen behaftet, was bei einem Biegeteil, dessen Drahtdurchmesser im Verhältnis zu den einzelnen Biegeabschnitten relativ groß und daß dadurch in sich sehr steif ist, zu hohen Fertigungskosten durch komplizierte Werkzeuge und großem Prüfaufwand führt. Um bleibende Verformungen zu vermeiden, die zu einer die Rastung gefährdenden Aufweitung der U-Form der Feder führen würden, muß die Feder durch Haltenuten am Kupplungsgehäuse geführt werden. Diese aufwendige Ausgestaltung des Kupplungsgehäuses steht einer wirtschaftlichen Fertigung der Steckverbindung entgegen.

Ferner ist aus der gattungsbildenden DE 32 37 093 C2 eine elektrische Steckverbindung mit zwei Steckerteilen bekannt, die miteinander koppelbar und dabei in lösbarer Weise verriegelbar sind. Das eine Steckerteil weist dazu eine Hülse mit ovaler Querschnittsfläche auf, die einen korrespondierenden Führungskörper des anderen Steckerteils übergreifen kann. Durch Verformung der Hülse werden Rastnocken aus dem Hintergriff von zugeordneten Ausnehmungen gelöst und die Verriegelung der beiden Steckerteile aufgehoben.

Zur Verformung der Hülse müssen beträchtliche Verformungskräfte aufgewandt werden, da die gesamte Querschnittsfläche der Hülse gegenüber ihrer Rückstellkraft verformt werden muß. Die Entriegelung der Steckverbindung wird weiter erschwert, wenn die nicht markierten Kraftangriffsflächen im Bereich der kleinen Radien der Hülse zum Zusammenpressen der Hülse nicht genau getroffen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße elektrische Steckverbindung so weiterzubilden, daß die Entriegelung der Steckverbindung einfach und sicher erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dazu weist das als ein Kupplungselement ausgebildete Steckerteil einen Verriegelungsring auf, der auf wenigstens einer seiner Ringflächen die Form eines Polygons hat. Dieses Polygon weist Eckpunkte auf, die in der Wandstärke vermindert sind, so daß der Verriegelungsring in der Art eines Kniehebels verformbar ist und nur eine geringe Verformungskraft zum Entriegeln der Steckverbindung benötigt.

Zudem sind durch die Polygonabschnitte ebene Flächen vorhanden und damit eindeutige Kraftangriffsflächen zum Zusammenpressen des Verriegelungsrings gebildet. Durch diese Ausgestaltung des Verriegelungsrings ist die Entriegelung der Steckverbindung mit geringen Kräften in einfacher Handhabung funktionssicher ermöglicht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Steckverbindung möglich.

Durch die Ausbildung des Verriegelungsringes als regelmäßig geformtes Polygon nach Anspruch 3 wird ein günstiges Verhältnis zwischen Auslöseweg zum Betätigungsweg erreicht. Mit den Merkmalen nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 12 ergibt sich eine eindeutige Zuordnung zwischen Betätigungsweg und Auslöseweg, die zueinander senkrecht stehen.

Durch die Ausbildung der Kontakte als Kontaktbuchsen (Anspruch 7) und Kontaktstifte (Anspruch 9), jeweils in der Art als Rundkontakt, ergibt sich eine besonders zuverlässige elektrische Steckverbindung.

Mit den Dichtelementen nach Anspruch 10, 17 und 18 läßt sich eine funktionell sichere Abdichtung der Steckverbindung erzielen.

Die Ausbuchtungen am ersten Teil nach Anspruch 13 üben eine Leit­ funktion bei der Betätigung der Steckverbindung aus durch einen Freiraum im Bereich der Griffstücke, so daß auch bei nicht einge­ wiesenem Personal, beispielsweise bei Wartungsarbeiten an einem Kraftfahrzeug, wo diese Steckverbindung vorzugsweise zum Einsatz kommt, einer unsachgemäßen Behandlung der Steckverbindung vorgebeugt wird.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt, daß nachfolgend näher beschrieben wird.

In perspektivischer Darstellung sind in Fig. 1 und 2 ausschnitts­ weise die Elemente der Steckverbindung dargestellt; in Fig. 1 der zweite Teil und in Fig. 2 der erste Teil. Fig. 3 zeigt in einem Teilschnitt die Lagerung eines Kontaktes im zweiten Teil.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Bei dem einzigen Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 als Teil einer elektrischen Steckverbindung ein erstes Teil 11, das als Kupplungs­ teil 11 aus Kunststoff ausgeführt ist, ausschnittsweise dargestellt. Dieses ist in der Grundform in etwa zylinderförmig und endet stirn­ seitig einerseits in einer Anschlußseite 12 und andererseits in einer Steckerseite 13.

Das Kupplungsteil 11 umfaßt als Hauptbestandteile einen Grundkörper 14, einen Kontaktträger 16, zwei Federarme 17 und einen Ver­ riegelungsring 18.

Der Grundkörper 14 ist annähernd zylinderförmig und schließt stirn­ seitig mit der Anschlußseite 12 ab. Von einer gegenüberliegenden Stirnseite 19 stehen jeweils einstückig und rechtwinklig am Rande die beiden Federarme 17 und im Zentrum ein Kontaktträger 21 ab. Der Kontaktträger 21 ist stutzenförmig mit elliptischer Querschnitts­ fläche, die, auf deren großen Durchmesser liegend, zwei Kontakte, als Kontaktbuchsen 22 ausgebildet, enthält, die sich längsgerichtet, von der Steckerseite 13 zur Anschlußseite 12 hin, erstrecken.

Die beiden Federarme 17 sind plattenförmig, sie liegen einander gegenüber und sind parallel zu dem großen Durchmesser der Quer­ schnittsfläche des Kontaktträgers 16 gerichtet. Mit den dem Grund­ körper 14 abgewandten Enden gehen sie einstückig über in den Ver­ riegelungsring 18, dessen Breite sich von den Anschlußstellen an den Federarmen 17 bis zur Steckerseite 13 erstreckt und dessen Umfangs­ ausrichtung parallel zur Stirnseite 19 verläuft.

Der Verriegelungsring 18 hat das Profil eines geschlossenen Polygons 24 mit acht Eckpunkten 26 und der entsprechenden Zahl von Polygon­ zügen 27. Die Wandstärke des Verriegelungsringes 18 ist in den Eck­ punkten 26 gegenüber den Polygonzügen 27 verringert, so daß auf den Verriegelungsring 23 wirkende Verformungskräfte ein Ausknicken der Polygonzüge 27 in den Eckpunkten 26 in der Art eines Kniehebels bewirken.

Die beiden Federarme 17 sind jeweils einstückig an einem der Polygonzüge 27 angebunden. Diese beiden Polygonzüge 27 dienen somit als Halteelemente 28.

Die Halteelemente 28 tragen einander gegenüberliegend und zueinander gerichtet jeweils eine Rastschulter 29, die an den dem Grundkörper 14 zugewandten Seiten der Halteelemente 28 angebracht sind. Ver­ riegelungsring 18 und Kontaktträger 16 schließen an der Steckerseite 13 bündig ab.

Um jeweils einen rechten Winkel zu den Halteelemente 28 versetzt, weist der Verriegelungsring 18 zwei Griffstücke 32 auf, die durch je einen Polygonzug 27 gebildet werden. Diese Griffstücke 32 dienen zur Aufnahme von Verformungskräften.

In Fig. 2 ist ein erstes Teil 41 gezeigt, das mit einem nur schematisch dargestellten Anschlußteil 42 an einem nicht mehr dar­ gestellten Aggregat, beispielsweise an einem Magneteinspritzventil montiert werden kann. Dieses weist eine vom Anschlußteil 42 aus­ gehende stutzenförmige Hülse 43 auf. Die Hülse 43 steht senkrecht auf einer Stirnfläche 44 des Anschlußteiles 42, sie kann aber auch bei anderen Ausführungsbeispielen, wenn der Anbauort beispielsweise an einer schlecht zugänglichen Stelle sitzt, auch gegenüber der Stirnfläche 44 geneigt sein.

Die Hülse 43 weist eine elliptische Querschnittsfläche auf, die in ihren Maßen so abgestimmt ist, daß, jeweils mit radialem Abstand, der Kontaktträger 21 in die Hülse 43 und der Verriegelungsring 18 auf die Hülse 43 geschoben werden kann, bis die in dem Kontaktträger 16 angebrachten Rastschultern 29 an feststehenden Rastschultern 46 auf der Mantelfläche der Hülse 43 zur Anlage kommen. Eine weiterge­ führte Fügebewegung des Kupplungsteils 11 zum ersten Teil 41 ist möglich nach dem Aufbringen von Druckkräften auf die Griffstücke 32 des Kupplungsteils 11. Hierdurch kann der Verriegelungsring 18 bis zur Anlage an den Stutzen 43 soweit federelastisch verformt werden, das die Rastschultern 29 des Verriegelungsringes 18 die feststehen­ den Rastschultern 46 der Hülse 43 radial überragen, so daß der Ver­ riegelungsring 18 bis zur Anlage an die Stirnfläche 44 axial ver­ schoben werden kann und bei dann kraftentlasteten Griffstücken 32 die Rastschultern 29 des Verriegelungsringes 18 die feststehenden Rastschultern 46 der Hülse 43 hintergreifen und die Steckverbindung dadurch verriegelt ist.

Alternativ können die Rastschultern 29, 46 auch einseitig so ange­ schrägt sein, daß die zuvor beschriebene Fügebewegung ohne eine Druckkraftbeaufschlagung der Griffstücke 32, sondern nur mit einer zum ersten Teil 41 gerichteten Axialkraftbeaufschlagung des Kupplungsteils 11 erfolgen kann. Die einseitige Anschrägung der Rastschulter 29, 46 verhindern dabei, daß durch eine entgegenge­ richtete Axialkraftbeaufschlagung allein ein Lösen der Steckver­ bindung erfolgen kann. Dies wird erst ermöglicht, indem zusätzlich zu der entgegengerichteten Axialkraftbeaufschlagung Druckkräfte auf die Griffstücke 32 gerichtet werden, die ausreichen, die Rast­ schultern 29, 46 radial zu entkoppeln.

Die den Griffstücken 32 axial benachbarten Seitenflächen 47 des ersten Teils 41 sind jeweils mit einer konkaven Ausbuchtung 48 ver­ sehen, so daß durch diesen Freiraum auch bei nicht eingewiesenem Personal, beispielsweise bei Wartungsarbeiten an einem Kraftfahr­ zeug, wo diese Steckverbindung vorzugsweise zum Einsatz kommt, einem unsachgemäßen Lösen der Steckverbindung vorgebeugt wird.

Im Innern der Hülse 43 befinden sich zwei längsgerichtete, als zylindrische Kontaktstifte 51 ausgebildete Kontakte, die einerseits die elektrische Verbindung zu dem Aggregat herstellen, andererseits, zumindest bei verriegelter Steckverbindung, jeweils einen elektrischen Kontakt bildend, in die Kontaktbuchsen 22 des Kupplungsteils 11 hineinragen.

In Fig. 3 ist in einem Teilschnitt die Lagerung der Kontaktbuchsen 22 im Kupplungsteil 11 gezeigt. Für jede Kontaktbuchse 22 weist das Kupplungsteil 11 dazu, den Kontaktträger 21 und den Grundkörper 14 nach Fig. 1 auf ihrer ganzen Länge durchdringend, je eine Aufnahme­ kammer 52 auf. Die Aufnahmekammer 52 ist in ihrem Längsverlauf ab­ schnittsweise gestuft mit jeweils kreisförmiger Querschnittsfläche.

In die Aufnahmekammern 52 sind je eine Kontaktbuchse 22 von der An­ schlußseite 12 her eingesetzt. Die Kontaktbuchsen 22 sind in ihrer Funktionsstellung gegen axiales Verschieben gesichert. Diese Sicherung wird durch nicht näher bezeichnete Elemente, beispiels­ weise Spreizarme, die sich formschlüssig an Absätzen, die durch den abschnittsweise gestuften Längsverlauf der Aufnahmekammern 52 ge­ bildet sind, abstützen. Jede der Kontaktbuchsen 22 ist in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise mit einem Einzelleiter 53 einer elektrischen Leitung elektrisch leitend verbunden.

Der Einzelleiter 53 ist von einer balgförmigen, auffederungsfähigen Einzelleiterdichtung 54 umgeben, die radial einerseits gegen den Einzelleiter 53 und andererseits gegen eine Innenwandung 56 der Aufnahmekammer 52 drückt und die Steckverbindung innen abdichtet. Die Abdichtung der Kontaktstifte 51 im ersten Teil 41 (Fig. 2) erfolgt analog.

Zur Anschlußseite 12 hin werde die Aufnahmekammern 52 gemeinsam von einer Tülle 57 umfaßt, die in dem Grundkörper 14 (Fig. 1) gelagert ist und eine axiale Verlängerung der Aufnahmekammer 52 bildet. In der Längserstreckung der Tülle 57 liegt die Übergangsstelle der Einzelleiter 53 zu einer nicht mehr dargestellten Anschlußleitung, gegen deren Außenhülle die Tülle 57 straff und federnd als Vor­ dichtung der Steckverbindung und als Knickschutz für die Anschluß­ leitung anliegt.

Auf dem Kontaktträger nach Fig. 1 ist in einer Ringnut eine um­ laufende Radialdichtung 58 in Form eines O-Rings eingesetzt, die bei gefügter Steckverbindung auffedernd gegen die Hülse 43 drückt und die Steckverbindung auch zwischen Kontaktträger 16 und Hülse 43 abdichtet.

Die Steckverbindung enthält nicht näher dargestellte Codierelemente, die das Fügen der Steckverbindung in mehr als einer Drehlage unter­ binden. Diese Codierelemente werden beispielsweise durch gering­ fügige Unsymmetrien an der Form des Verriegelungsringes 18 und der Hülse 43 verwirklicht.

Alternativ zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Quer­ schnittsfläche des Kontaktträgers 21 und die daran angepaßte Quer­ schnittsfläche der Hülse 43 auch eine von der Ellipse abweichende Form aufweisen. Bei einer von der Kontaktzahl 2 abweichenden Anzahl von Kontakten der Steckverbindung wird vorzugsweise mit einer kreis­ förmigen Querschnittsfläche eine optimale Raumaufteilung hinsicht­ lich minimierten Außenabmessungen der Steckverbindung einerseits und ausreichendem Abstand der Kontakte zueinander andererseits erreicht. Des weiteren können die Kontaktstifte 51 auch in dem Kupplungsteil 11 und die Kontaktbuchsen 22 in dem ersten Teil 41 angeordnet sein.

Mit der beschriebenen Steckverbindung ist es möglich, durch die Kombination der Merkmale Einzelleiterdichtung 54, Radialdichtung 58, Ausbildung der Kontaktstifte 51 und Kontaktbuchsen 22 als Rundkon­ takte sowie die Ausbildung des Kupplungsteils 11 mit den Federarmen 17 und dem Verriegelungsring 18 als einstückiges Kunststoffteil eine Steckverbindung zu schaffen, die preisgünstig herstellbar und zu­ gleich betriebssicher ist.

Claims (18)

1. Elektrische Steckverbindung mit einem aus Kunststoff bestehenden, Steckkontakte aufnehmenden ersten Teil und einem aus Kunststoff bestehenden zweiten Teil, von welchen Teilen der erste Teil mindestens eine feststehende Rastschulter und der zweite Teil wenigstens eine auf einem federnden Element des zweiten Teils angeordnete hinter die feststehende Rastschulter im ineinandergesteckten Zustand der Teile greifende Rastschulter aufweist, wobei das federnde Element über ein Betätigungsteil so deformierbar ist, daß die Rastschulter am federnden Teil aus der die feststehende Rastschulter hintergreifenden Stellung bringbar ist, das Federelement (17, 18) aus Kunststoff besteht, mindestens einen Federarm (17) aufweist, der an dem zweiten Teil (11) einstückig angeformt ist, der Federarm (17) einstückig in einen elastisch verformbaren Verriegelungsring (18) übergeht, von dessen Innenseite (20) die Rastschulter (29) nach innen ragt und im nicht verformten Zustand des Verriegelungsringes (18) im Eingriff hinter der feststehenden Rastschulter (46) ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsring (18) wenigstens auf einer seiner Ringflächen (24) die Form eines Polygons (24) aufweist, mit Eckpunkten (26), die in der Wandstärke vermindert sind, so daß der Verriegelungsring (18) in der Art eines Kniehebels verformbar ist.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (17, 18) zwei sich diametral in Bezug auf den Umfang des Verriegelungsringes (18) gegenüberliegende Federarme (17) aufweist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polygon (24) regelmäßig ist und eine geradzahlige Anzahl von Eck­ punkten (26), vorzugsweise acht, aufweist.

4. Steckverbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Federarme (17) an einem Polygonzug (27) ange­ bunden ist, diese beiden Polygonzüge (27) als Halteelemente (28) einander gegenüberliegend sind und zueinander gerichtet jeweils mindestens eine Rastschulter (29) tragen.

5. Steckverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (11) des Kupplungsteils (11) einen stutzenförmigen Kontaktträger (16) aufweist, der Kontaktträger (16) von dem Ver­ riegelungsring (18) so umgeben wird, daß zwischen Verriegelungsring (18) und Kontaktträger (16) eine die feststehende Rastschulter (46) an ihrer Mantelfläche tragende Hülse (43) des ersten Teils (41) einschiebbar ist, zwischen dem und dem Verriegelungsring (18) eine das Hintergreifen der Rastschulter (29, 46) aufhebende Verformung des Verriegelungsrings (18) zulassender Abstand bleibt.

6. Steckverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger (21) längsgerichtete Kontakte (22) lagert.

7. Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger (21) zwei Kontakte (22) aufweist und diese als Kon­ taktbuchsen (22) in der Art als Rundkontakt ausgebildet sind.

8. Steckverbindung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (43) im ersten Teil (41) fixierte Kontakte (51), die mit den Kontakten (22) des Kupplungsteils (11) koppelbar sind, umfaßt.

9. Steckverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (41) zwei Kontakte (51) aufweist und diese als Kontakt­ stifte (51) in der Art als Rundkontakt ausgebildet sind.

10. Steckverbindung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (43) und der Kontaktträger (21) jeweils eine elliptische Querschnittsfläche aufweisen, in einer außenliegenden Ringnut des Kontaktträgers (21) eine Radialdichtung (58) eingesetzt ist, die bei gefügter Steckverbindung auffedernd an der Mantelfläche der Hülse (43) abdichtend anliegt.

11. Steckverbindung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsring (18) einander gegenüberstehende Griff­ stücke (32) zur Einleitung von Verformungskräften aufweist.

12. Steckverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffstücke (32) durch je einen Polygonzug (27) gebildet werden und diese Polygonzüge (27) gegenüber den Halteelementen (28) um jeweils einen rechten Winkel versetzt sind.

13. Steckverbindung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenflächen (47) des ersten Teils (41), die den Griff­ stücken (32) bei gekoppelter Steckverbindung axial benachbart sind, Ausbuchtungen (48) eingeformt sind.

14. Steckverbindung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbuchsen (22) von der Anschlußseite (12) des Kupplungsteils (11) durch je eine Aufnahmekammer (52) eingeführt und in dieser fixiert sind.

15. Steckverbindung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbuchsen (22) elektrisch mit Einzelleitern (53) und diese mit weiterführenden Leitern verbunden sind.

16. Steckverbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelleiter (53) durch eine auffedernde Einzelleiterdichtung (54) aus der Aufnahmekammer (52) und aus dem Kupplungsteil (11) herausgeführt sind.

17. Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte (52) in dem ersten Teil (41) abgedichtet sind.

18. Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kupplungsteil (11) und/oder ersten Teil (41) Codierelemente ausgebildet sind, die ein Fügen der Steckver­ bindung in mehr als einer Drehlage unterbinden.