DE4342363A1 - Rastende Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine rastende Steckverbindung zur elektrisch leitenden Verbindung zweier elektrischer Lei­ ter mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angege­ benen Merkmalen. Die Steckverbindung soll vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere an schwingungsbelasteten Einsatzorten Verwendung finden.

Die den Stand der Technik bildenden, lösbaren Steckver­ binder werden den Anforderungen der Praxis nur teilweise gerecht. Insbesondere mechanische Schwingungen mit wech­ selnder Richtung und Amplitude sind die Ursache für einen frühzeitigen Verschleiß und dadurch hervorgerufene Aus­ fälle. Kabelendhülsen, die mit jeweils einem elektrischen Leiter verbunden sind und miteinander elektrisch leitend in Kontakt stehen, können sich bei einer Schwingungsbe­ lastung relativ zueinander bewegen. Es kommt zur Reibung im Bereich der Kontaktflächen. Die Oberfläche der Kon­ takte verschleißt und die Folge ist der Verlust der elek­ trischen Leitfähigkeit, was zum Ausfall des gesamten Kraftfahrzeugs führen kann. Ein solcher Schaden ist nicht immer leicht lokalisierbar.

Eine rastende Steckverbindung ist aus der DE-PS 25 28 487 bekannt. Hier werden Kabelendhülsen miteinander ver­ rastet. Dazu sind Rastfedern vorgesehen, die in seitliche Einkerbungen einer Kabelendhülse eingreifen können und eine Kraft zwischen den Kabelendhülsen erzeugen. Eine Be­ wegung der Kabelendhülsen relativ zueinander in Richtung dieser Kraft ist bei richtiger Dimensionierung der Rast­ federn verhinderbar. Da die Rastfedern auch Reibkräfte erzeugen, die etwa senkrecht zu der Federkraft anzusetzen sind und die Rastfedern zusätzlich gespannt werden müs­ sen, wenn die Steckverbindung gelöst werden soll, ist auch eine gute Sicherung der Steckverbindung gegen unbe­ absichtigtes Lösen (durch Schwingungen) gegeben. Eine nicht ausreichende Sicherung der Rastverbindung ist aber in der dritten Dimension - nämlich senkrecht zu der Fe­ derkraft der Rastfedern, in Richtung der Einkerbungen - vorhanden. Da die Kraft der Rastfedern im eingerasteten Zustand relativ gering ist und die Rastfedern sich frei in den Einkerbungen bewegen können, kann es hier zum Ver­ schleiß durch Schwingungen kommen, wenn sich die Kabel­ endhülsen - wie zu erwarten ist - relativ zueinander be­ wegen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine rastende Steckverbin­ dung für elektrische Leiter zu schaffen, die kosten­ günstig herstellbar ist und jede ungewollte Bewegungsmög­ lichkeit kontaktierter Bauelemente relativ zueinander weitestgehend ausschließt.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die erfindungsge­ mäße Steckverbindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 8.

Zwei lösbar zu kontaktierende Kabelenden werden jeweils mit einer Kabelendhülse bestückt. Die Kabelendhülsen sind beispielsweise durch eine Quetschverbindung mit Zugent­ lastung in bekannter Weise mit den Kabeln verbindbar. Das Kabelende wird damit durch jeweils unterschiedlich ausge­ bildete Kontakt- und Haltebereiche der Kabelendhülsen ge­ bildet.

An einer, vorzugsweise etwa quaderförmigen Kabelendhülse sind Einkerbungen vorgesehen, die beispielsweise durch Quetschen formbar sind. Diese Einkerbungen befinden sich an gegenüberliegenden Seitenflächen der Kabelendhülse, können aber auch an nur einer Seitenfläche vorgesehen werden.

Die Ausrichtung der Einkerbungen kann (entspre­ chend der DE-PS 25 28 487) etwa in einem Winkel von 90° zu einer Symmetrieachse der Kabelendhülse und damit zur Einsteckrichtung sein. Vorteilhaft sind aber auch winklig oder keilförmig angeordnete Einkerbungen.

An der zweiten Kabelendhülse sind Rastfedern vorgesehen, die zu den Einkerbungen komplementär gestaltete Ein­ griffsflächen aufweisen. Die Rastfedern sind etwa senk­ recht zur Symmetrieachse der Kabelendhülsen vorspannbar und halten eine Kraft zwischen den miteinander verraste­ ten Kabelendhülsen aufrecht. Beim Einführen der etwa qua­ derförmigen Kabelendhülse in die andere Kabelendhülse werden die Rastfedern vorgespannt, und die Eingriffsflä­ chen gleiten über die Seitenflächen bis sie in die Ein­ kerbungen einrasten. Damit sind die Kabelendhülsen in zwei Dimensionen nicht mehr ungewollt relativ zueinander beweglich. Die Rastfeder-Einkerbung-Verbindung beauf­ schlagt die Kabelendhülsen in Richtung des Federweges der Rastfedern mit Kräften, und das ungewollte Lösen der Ver­ bindung in Richtung der Symmetrieachse der Kabelendhülsen wird durch Reibkräfte verhindert.

Zur Sicherung der Kabelendhülsen in der dritten, noch üb­ rigen Dimension (nämlich etwa senkrecht zu der Federkraft der Rastfedern und zu der Symmetrielinie der Kabelendhül­ sen) und zur elektrischen Kontaktierung der Kabelendhül­ sen ist zumindest eine Kontaktfeder vorgesehen. Sie ist Teil der Kabelendhülse, die auch die Rastfedern beinhal­ tet und erzeugt zwischen beiden miteinander verrasteten Kabelendhülsen eine Kraft in Richtung der o. g. dritten Dimension. Eine Kontaktfläche der Kontaktfeder wird durch Federkraft gegen eine Seitenfläche der mit Einkerbungen versehenen Kabelendhülse gepreßt, wobei dadurch eine ge­ genüberliegende Seitenfläche dieser Kabelendhülse an eine Bodenfläche der anderen Kabelendhülse gedrückt wird. Es können aber auch zwei gegenüberliegende Kontaktfedern vorgesehen sein, so daß die mit den Einkerbungen verse­ hene Kabelendhülse an allen vier Seitenflächen mit Feder­ kräften beaufschlagt wird.

Von Vorteil ist es auch, zwei Kontaktfedern nebeneinander anzuordnen. Das sehr geringe Eigengewicht dieser Kontakt­ federn macht sie dynamisch stabil, also schwingungsunan­ fällig, und der elektrische Kontakt der Kabelendhülsen ist immer garantiert.

Die Herstellung der die Rastfedern und Kontaktfedern auf­ weisenden Kabelendhülsen kann sehr kostengünstig erfol­ gen. Sie sind als Biegeteil aus einem Blechzuschnitt zu fertigen.

Bei einer Kombination einer Vielzahl gleicher Kabelend­ hülsen zu Vielfachsteckern bzw. -buchsen kann durch die Form der Kabelendhülsen eine sehr gute Positionierung der einzelnen Elemente erreicht werden.

Insgesamt ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer rastenden Steckverbindung eine sichere, schwingungsbe­ ständige Kontaktierung elektrischer Leiter im Kraftfahr­ zeug erreichbar.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele beschrieben. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 zwei Kabelendhülsen einer rastenden Steck­ verbindung in voneinander gelöstem Zustand bei perspektivischer Darstellungsweise;

Fig. 2 Seitenansicht auf die Kabelendhülsen nach Fig. 1 in kontaktiertem Zustand;

Fig. 3 Seitenansicht auf Kabelendhülsen anderer Ausführung in kontaktiertem Zustand.

Durch die Fig. 1 wird der prinzipielle Aufbau einer ra­ stenden Steckverbindung (vorrangig zur Verwendung im Kraftfahrzeug) für zwei elektrische Leiter 1, 2 deutlich. Am Ende eines jeden Leiters 1, 2 ist eine Kabelendhülse 3, 4 befestigt. Die Kabelendhülse 3 dient als Buchse und die Kabelendhülse 4 als Stecker. Die Verbindung zwischen der Kabelendhülse 3 und dem Leiter 1 ist durch eine an sich bekannte Quetschverbindung 5 mit Zugentlastung 6 ge­ geben. Eine Ader des Leiters 2 ist in die Kabelendhülse 4 eingeführt und dort ebenfalls eingequetscht.

Die Kabelendhülse 4 ist etwa quaderförmig ausgebildet und am vorderen Ende mit Abphasungen 7 versehen. An zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen 8, 9 dieser Kabelend­ hülse 4 sind Einkerbungen 10, 11 vorhanden, wobei diese eine kreisbogenförmige Gestalt aufweisen, aber auch keil­ förmig ausgebildet sein können.

Die andere Kabelendhülse 3 ist ein aus einem Blech­ zuschnitt geformtes Biegeteil. Sie weist zwei sich seit­ lich gegenüberliegende Rastfedern 12, 13 zum Eingriff in die Einkerbungen 10, 11 auf. Dazu sind Eingriffsflächen der Rastfedern 12, 13 komplementär zu den Einkerbungen 10, 11 geformt. Zwei obere Führungsflächen 14, 15 sorgen für die sichere Einführbarkeit der Kabelendhülse 4, was auch durch die Abphasungen 7 begünstigt wird. Zusätzlich wird durch die Führungsflächen 14, 15 die Möglichkeit vertikaler Relativbewegungen zwischen den Kabelendhülsen 3, 4 begrenzt.

An der Oberseite der Kabelendhülse 3 sind zwei Kontaktfe­ dern 16, 17 vorgesehen. Die Federkraft dieser Kontaktfe­ dern 16, 17 wirkt etwa senkrecht zu einer Spannkraft (Federkraft) der Rastfedern 12, 13, wodurch eine einge­ führte Kabelendhülse 4 mit einer nach unten gerichteten Kraft beaufschlagt wird. Dadurch sind auch sehr gute Vor­ aussetzungen für eine sichere elektrische Kontaktierung der verrasteten Kabelendhülsen 3, 4 gegeben. Beide Kon­ taktfedern 16, 17 liegen mit einer Kontaktfläche sicher auf einer oberen Fläche 18 der Kabelendhülse 4, wenn diese in die Kabelendhülse 3 eingeführt ist. Die Kontakt­ federn 16, 17 sind sehr leicht gegenüber der Gesamtmasse der Kabelendhülsen 3, 4. Das Auftreten von Eigenschwin­ gungen der Kontaktfedern 16, 17 ist höchst unwahrschein­ lich.

In Fig. 2 ist die Steckverbindung nach Fig. 1 in ver­ rastetem Zustand gezeigt und die Fig. 3 zeigt eine ganz ähnliche Steckverbindung, die sich nur in der Anordnung der Rastfedern und Einkerbungen unterscheidet. Dort sind an einer Kabelendhülse 19 ebenfalls Rastfedern 20 vorge­ sehen. Eingriffsflächen dieser Rastfedern 20 stehen aber nicht, wie im ersten Ausführungsbeispiel, etwa senkrecht zu einer Symmetrieachse 21, sondern etwas geneigt zur vertikalen. Einkerbungen in einer Kabelendhülse 22 sind wiederum komplementär zu den Rastfedern 20 gestaltet.

Von besonderem Vorteil ist, daß die erfindungsgemäßen Steckverbindungen schwingungssicher sind. Es findet, un­ abhängig von der Richtung auftretender Schwingungen, keine Relativbewegung zwischen den Kabelendhülsen 3, 4; 19, 22 statt und somit erfolgt auch kein schädigender Verschleiß der Kontaktfedern 16, 17 bzw. der Fläche 18, auf der die Kontaktfedern 16, 17 aufliegen. Die Steckver­ binder sind damit besonders für den Einsatz im Kraftfahr­ zeug geeignet. Die Kabelendhülsen 3, 4; 19, 22 werden im verrasteten Zustand in allen drei Dimensionen gesichert, sind also nicht frei in Einsteckrichtung (Richtung der Symmetrieachse 21), in vertikaler Richtung (Gerade 23) oder in Querrichtung (Gerade 24) beweglich. Die Spann­ kraft der Rastfedern 12, 13; 20 wirkt etwa in Richtung der Geraden 24, quer zur Einsteckrichtung. Gleichzeitig verhindern die Rastfedern 12, 13; 20 freie Bewegungen der Kabelendhülsen 3, 4; 19, 22 relativ zueinander in Rich­ tung der Symmetrieachse 21. Hier wirken Reibkräfte, die größer werden, wenn die Kabelendhülse 4; 22 aus der Ka­ belendhülse 3; 19 gezogen wird. Etwa senkrecht zu der Spannkraft der Rastfedern 12, 13; 20, in Richtung der Ge­ raden 23 wirkt die Kraft der Kontaktfedern 16, 17. Da­ durch werden Relativbewegungen in dieser Richtung nahezu ausgeschlossen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist durch die schräge Anordnung der Einkerbungen und der Rastfedern 20 zusätz­ lich erreicht worden, daß beim Herausziehen der Kabelend­ hülse 22 auch die Kontaktfedern 16, 17 etwas weiter ge­ spannt werden müssen, was sich aus Reibkraftwirkungen er­ gibt. Es ist eine erhöhte Kraft zum Lösen der Steckver­ bindung aufzubringen.

Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung von Einkerbun­ gen und Rastfedern besteht darin, diese mit sich verän­ dernder Neigung zu einer vertikalen Querebene anzuordnen. Beispielsweise wird durch eine Keilform dieser Elemente erreicht, daß auch bei vertikalen Relativbewegungen der Kabelendhülsen die Rastfedern gespannt werden müssen, was zusätzliche Schwingungssicherheit zur Folge hat.

Es besteht auch die Möglichkeit der Kombination mehrerer Kabelendhülsen 3; 19 bzw. 4; 22 zu Vielfachbuchsen bzw. Vielfachsteckern. Aufgrund der annähernd quaderförmigen Ausbildung der Kabelendhülsen 3, 4; 19, 22 ist ihre Un­ terbringung und Halterung innerhalb einer Vielfachbuchse bzw. eines Vielfachsteckers besonders einfach. Günstig ist eine an sich bekannte "schwimmende" Gehäuselagerung, so daß die Gehäusemasse unabhängig von den Kabelendhülsen 3, 4; 19, 22 schwingen kann.

Claims (8)

1. Rastende Steckverbindung zur elektrisch leitenden Verbindung zweier elektrischer Leiter (1, 2), die an jeweils einem Einsteckende je eine Kabelendhülse (3, 4; 19, 22) tragen, wobei an einer der Kabelendhülsen (4; 22) zumindest eine Einkerbung (10, 11) vorgese­ hen ist und zumindest eine Rastfeder (12, 13; 20) der anderen Kabelendhülse (3; 19) in der Einkerbung (10, 11) verrastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zumindest eine Kontaktfeder (16, 17) vor­ gesehen ist, die im verrasteten Zustand der Kabel­ endhülsen (3, 4; 19, 22) eine Kraft zwischen den Ka­ belendhülsen (3, 4; 19, 22) erzeugt, die etwa senk­ recht zu einer Spannkraft der Rastfeder (12, 13; 20) gerichtet ist.

2. Rastende Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Einkerbungen (10, 11) an gegenüberliegenden Seitenflächen (8, 9) der einen Kabelendhülse (4; 22) und zwei Rastfedern (12, 13; 20) an gegenüberliegenden Seitenwänden der anderen Kabelendhülse (3; 19) angeordnet sind.

3. Rastende Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Einker­ bungen (10, 11) versehene Kabelendhülse (4; 22) etwa quaderförmig gestaltet ist.

4. Rastende Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen einen Winkel zwischen 90 und 45° zu einer Symmetrie­ achse (21) der Kabelendhülse (4; 22) und damit zur Einsteckrichtung einschließen und Eingriffsflächen der Rastfedern (12, 13; 20) komplementär zu den Ein­ kerbungen ausgebildet sind.

5. Rastende Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen eine in oder entgegen die Einsteckrichtung der Kabelend­ hülse weisende Keilform aufweisen und Eingriffsflä­ chen der Rastfedern komplementär zu den Einkerbungen ausgebildet sind.

6. Rastende Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rastfedern (12, 13; 20) und die Kontaktfeder (16, 17) aufwei­ sende Kabelendhülse (3; 19) ein aus einem Blech­ zuschnitt geschaffenes Biegeteil ist.

7. Rastende Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nebeneinander angeordnete, unabhängig voneinander spannbare Kon­ taktfedern (16, 17) vorgesehen sind, deren Feder­ kraft in etwa gleicher Richtung wirkt.

8. Rastende Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl glei­ cher Kabelendhülsen (3, 4; 19, 22) zu einem Viel­ fachstecker bzw. einer Vielfachbuchse kombinierbar ist.