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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, insbesondere
für Kraftfahrzeuganwendungen
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art. Solch
eine elektrische Steckverbindung ist aus der
EP 0 416 307 A1 bekannt.
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Solche
Steckverbindungen werden vorzugsweise in einer Wandung eines Gehäuses angebracht,
um elektrische Anschlüsse
einer im Gehäuse befindlichen
Vorrichtung mit äußeren Stromleitern
zu verbinden. Beispielsweise werden solche Steckverbindungen als
Getriebevorverkabelungen verwendet. Speziell im Getriebebereich
von Kraftfahrzeugen treten neben relativ hohen Betriebstemperaturen
starke Vibrationen auf, die zu einem Lockern bzw. Lösen der Steckverbindungen
führen
können.
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Zur
Sicherung der Verbindung weisen bekannte Steckverbindungen Verriegelungseinrichtungen
auf, die eine Arretierung des Steckergehäuses im Kontaktgehäuse gewährleisten
sollen. Bei der Montage muss allerdings darauf geachtet werden, dass
die Verriegelungseinrichtung tatsächlich eingerastet ist. In
der Praxis kann es vorkommen, dass der Monteur die Verriegelungseinrichtung
nur in eine Zwischenstellung bringt, in welcher das Steckergehäuse zwar
in das Kontaktgehäuse
eingesteckt ist, die Verriegelungseinrichtung sich aber nicht in
ihrer Raststellung befindet. In diesem Fall kann sich die Steckverbindung
beispielsweise durch die hohen Vibrationen beim Betrieb des KFZ
selbständig
lösen.
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Die
EP 0 416 307 A1 beschreibt
eine elektrische Steckverbindung mit einem Steckgehäuse, einem
zum Steckgehäuse
komplementären
Kontaktgehäuse
und einen Schieber zum Verriegeln des Steckergehäuses im Kontaktgehäuse, wobei
an mindestens einem beweglichen Schlitten mindestens ein Federelement
angreift, wobei das Federelement eine zunehmende Spannung auf den
Schieber während dessen
Schließvorgangs
ausübt
und ihn bei einem unvollständigen
Schließvorgang
in seiner Offenstellung zurückschiebt,
und das nur bei vollständigem Verschließen der
Schieber in seiner geschlossenen Stellung verriegelt ist, und wobei
der Schieber und eines der beiden Gehäuse jeweils mindestens ein
zusammenwirkendes Rastelement zum Verriegeln der Steckverbindung
in geschlossener Stellung aufweist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckverbindung
zu schaffen, bei der durch unvollständiges Schließen bzw.
Einrasten der Verriegelungseinrichtung verursachte Montagefehler sicher
vermieden werden.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die
erfindungsgemäße Steckverbindung
umfasst ein Steckergehäuse,
ein zum Steckergehäuse
komplementären
Kontaktgehäuse
und einen Querschieber zum Verriegeln des Steckergehäuses im
Kontaktgehäuse.
An mindestens einem beweglichen Schlitten greift mindestens ein
Federelement an, das beim Schließen des Schiebers eine zunehmende
Spannung auf den Schieber ausübt
und ihn bei einem unvollständigen
Schließvorgang
in seine Offenstellung zurückschiebt.
Nur bei vollständigem
Verschließen
ist der Schieber in seiner geschlossenen Stellung verriegelt.
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Das
erfindungsgemäße Zusammenwirken des
Schiebers, des Federelements und des Schlittens bewirken, dass sich
die elektrische Steckverbindung bzw. deren Verriegelungseinrichtung
immer in einem definierten Zustand befindet, und dieser Zustand
dem Monteur unmissverständlich
angezeigt wird. Bei einem nur unvollständigen Einschub des Schiebers
wird durch die Kupplung des Schlittens mit dem Schieber über das
Federelement von diesem eine Kraft auf den Schieber ausgeübt, die
ihn nach Aufhören
der manuellen Einschubkraft selbsttätig in seiner Offenstellung
zurückschiebt.
Damit wird dem Monteur angezeigt, dass die Verriegelungseinrichtung
nicht in Eingriff gebracht worden ist und damit ihre Sicherungsfunktion
nicht erfüllten
kann.
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Eine
weitere Besonderheit der Erfindung besteht noch darin, dass beim
Einschieben des Schiebers die beiden Hauptteile der Steckverbindung, nämlich das
an der Gehäusewand
befestigte Steckergehäuse
und das Kontaktgehäuse
zusammengespannt werden, was durch den Verlauf von Kulissenführungen
im Schieber zur Aufnahme von Zapfen am Steckergehäuse erreicht
wird.
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Dies
eröffnet
die vorteilhafte Möglichkeit,
erst beim Einschieben des Schiebers die Verbindung zwischen den
elektrischen Kontakten des Steckerteils und den elektrischen Kontakten
des Kontaktteils herzustellen. Bei nur zusammengesteckten Gehäusen (Steckergehäuse, Kontaktgehäuse) und
in der Offenstellung befindlicher Schieber besteht keine elektrische
Verbindung zwischen den Kontakten. Aufgrund der Rückstellkraft
des Federelements nimmt der Schieber zwei definierte Stellungen,
und zwar die Offenstellung bzw. Geschlossenstellung ein. Der Verlauf
der Kulissen-Nut bewirkt, dass die beiden Gehäuse beim Einschieben des Schiebers
zusammen – bzw.
beim Aufgehen des Schiebers auseinandergeführt werden. Ebenso werden die
elektrischen Kontakte der Hauptteile beim Einschieben in elektrische Verbindung
gebracht bzw. beim Aufgehen des Schiebers von einander gelöst. Es besteht
folglich ein direkter Zusammenhang zwischen der Stellung des Schiebers
und der elektrischen Verbindung der entsprechenden elektrischen
Kontakte der Hauptteile. Damit sind in der Geschlossenstellung die
Kontakte miteinander verbunden und in der Offenstellung sind sie
es nicht. Fließt
nun Strom durch die Steckverbindung ist dies gleichzeitig eine Bestätigung für einen vollständig geschlossenen
Schieber.
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In
den Unteransprüchen
sind bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung angegeben.
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Im
folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steckverbindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Darin
zeigen:
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1:
die Hauptteile einer Steckverbindung mit einer perspektivischen
Vorderansicht des Kontaktgehäuses
und des Steckergehäuses;
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2:
einen bügelförmigen Schieber
in perspektivischer Darstellung;
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3:
eine perspektivische Darstellung eines Schenkels des Schiebers nach 2 ohne Schlitten;
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4a, 4b den
Schlitten des Schiebers in perspektivischer Draufsicht bzw. Unteransicht;
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5:
eine vergrößerte perspektivische
Darstellung des teilgeschnittenen Schenkels mit Schlitten;
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6a–6c:
das Kontaktgehäuse
mit dem Schieber in verschiedenen Stellungen und
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7a–7d: die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels
einer Zunge.
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Die
in 1 dargestellte elektrische Steckverbindung ist
als sogenannte Getriebevorverkabelung konzipiert und besteht aus
einem in einer Wandöffnung
eines Fahrzeugteils befestigten Steckerteil I und einem in diesem
einsteckbaren Kontaktteil II, der erfindungsgemäß ausgebildet ist und im Folgenden ausführlich beschrieben
wird.
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Der
Kontaktteil II enthält
ein Kontaktgehäuse 1 mit
einem ringförmigen
Vorderteil 2, in dem ein scheibenförmiger Kontakteinsatz 3 eingebaut
und außen
ein profilierter Dichtring 4 aufgezogen ist. Eine Verriegelungseinrichtung
zum Arretieren des Kontaktgehäuses 1 in
dem Steckergehäuse
des Steckerteils I ist als bügelförmiger Schieber 5 mit
zwei Schenkeln 6, 7 ausgebildet. Auf dem etwa
eckigen Rückteil 8 des
Schiebers 5 ist ein C-förmiger
Bügel 9 angeformt,
dessen Arme 10, 11 über und parallel zu den beiden
Schenkeln 6, 7 verlaufen und an ihrer ebenen Innenseite
je eine Kulissennut 12 aufweisen, wobei die Arme 10, 11 in
zwei auf dem Kontaktgehäuse 1 ausgebildeten
Parallelführungen 42, 43 quer zur
Steckerachse geführt
sind.
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Wie
insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich
ist, hat jeder Schenkel 6, 7 zwei parallel in Schieberichtung
verlaufende Seitenwände 21, 22, die
zusammen mit einer einseitig angeformten Querwand 23 je
eine langgestreckte Ausnehmung 13, 14 begrenzen.
An der inneren Endwand 24 jeder Ausnehmung 13, 14 ist
je ein Axialzapfen 15, 16 angeformt und in den
beiden Seitenwänden 21, 22 sind beidseitig
Durchbrechungen 17, 18 vorgesehen, in die einseitig
je eine Zunge 19, 20 mit schräger Auflauffläche hineinragt.
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Jedem
Schenkel 6, 7 des Schiebers 5 ist ein in 4a, 4b dargestellter
Schlitten 25 zugeordnet. Jeder Schlitten 25 weist
eine im Wesentlichen rechteckige langgestreckte Grundplatte 26 auf,
an deren einem Ende eine dazu senkrechte Stützplatte 27 mit einem
zur Grundplatte 26 parallel verlaufenden Stift 28 einstückig angeformt
ist. Parallel zu den beiden Seiten der Grundplatte 26 erstrecken
sich zungenartige Stege 30, 31, die endseitig
mit dem verbreiteten Endteil 29 der Grundplatte 26 einstückig verbunden
sind. In jedem Steg 30, 31 ist ein nach unten
offener Ausschnitt 32, 33 ausgebildet, der an
einem Ende von einer Schrägfläche 34, 35 und
am anderen Ende von einer senkrechten Fläche 36, 37 begrenzt
wird. Die Unterseiten der Grundplatte 26 und der Stege 30, 31 liegen
in einer Ebene.
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In 5 ist
ein Schenkel 6 des Schiebers 5 nach 3 zusammen
mit einem eingebauten Schlitten 25 nach 4a, 4b ohne
Spreizfeder dargestellt. Der Schlitten 25 befindet sich
in einer Endposition, in welcher seine Stützplatte 27 an der endseitigen
Querwand 23 des Schenkels 6 anliegt. Die Breite
des Schlittens 25 entspricht der Breite des Schenkels 6,
so dass die beiden zungenförmigen elastisch
verformbaren Stege 30, 31 den in die Durchbrechungen 17, 18 hineinragenden
Zungen 19, 20 gegenüberliegen. Die Oberseite der
Stützplatte 27 fluchtet
mit den Oberseiten der Wände 21 bis 24 des Schenkels 6.
Die Höhe
der Stege 30, 31 des Schlittens 25 ist
kleiner als die Höhe
der Stützplatte 27,
so dass auf der Oberseite der Stege 30, 31 der
vordere Bereich 21a, 22a der Seitenwände 21, 22 gleiten kann.
Die Breite der Seitenwände 21, 22 entspricht der
Breite der Stege 30, 31. Der mittlere Bereich 21b, 22b der
Seitenwände 21, 22 weist
die schon erwähnten
Durchbrechungen 17, 18 zur Aufnahme der Stege 30, 31 auf,
so dass die Höhe
des mittleren Bereichs 21b, 22b kleiner ausfällt als
die Höhe
des vorderen Bereichs 21a, 22a. An diesem mittleren
Bereich 21b, 22b setzt sich der hintere Bereich 21c, 22c der
Seitenwände 21, 22 fort,
so dass die Unterseiten der Stege 30, 31, der
Zungen 19, 20 und des hinteren Bereichs 21c, 22c der
Seitenwände 21, 22 in
einer Ebene liegen.
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Die 6a bis 6c zeigen
die Rückseite des
Kontaktgehäuses 1 mit
einem Schieber 5 in unterschiedlichen Stellungen, zwei
eingebauten Schlitten 25 und zwei Spreizfedern 40, 41,
die jeweils in einer Ausnehmung 13, 14 der Schenkel 6, 7 angeordnet
sind und zwischen dem Stift 28 und den Axialzapfen 15, 16 eingespannt
sind. Wie insbesondere aus 7a bis 7d ersichtlich ist, die einen Schnitt entlang der
in 6c beispielhaft eingezeichneten Linie A-A darstellen,
wird die Oberseite der Seitenwände 21, 22 der
Schenkel 6, 7 durch einstückig an das Kontaktgehäuse 1 angeformte
Führungsschienen 44, 45 geführt.
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Desweiteren
ist zu erkennen, dass die Höhe der
Endwand 24 geringer ausfällt als die Höhe des hinteren
Bereichs 21c der Seitenwand 21, damit die Grundplatte 26 beim
Betätigen
des Schiebers 5 unter dieser Endwand 24 gleiten
kann. Außerdem
auf der Rückseite
des Kontaktgehäuses 1 für jeden
Ausschnitt 32, 33 des Schlittens 25 eine
passende Rastnase 48 angeformt, die an einem Ende von einer Schrägfläche 49 und
am anderen Ende von einer senkrechten Fläche 50 begrenzt wird.
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Im
Folgenden wird das Zusammenwirken des Schiebers 5 nach 2, 3 des
Schlittens 25 nach den 4a, 4b und
des Kontaktgehäuses II
nach 1 ernannte 6 und 7 erklärt.
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6a zeigt
den Schieber 5 in Offenstellung, wie der Monteur das Kontaktgehäuse I vor
dem Einstecken erhält,
wobei die 7a die zugehörige Schnittzeichnung
zur 6a ist. In dieser Offenstellung liegt die Stützplatte 27 gegen
die Querwand 23 an. Im Ausschnitt 33 des Stegs 31 befindet
sich die Rastnase 48 des Kontaktgehäuses 1. Die Unterseite des
Stegs 31 ruht auf der Rückseite
des Kontaktgehäuses 1.
Der Abstand zwischen Stützplatte 27 und Endplatte 24 ist
in diesem Schieberzustand am größten, so
dass die dazwischen befindliche Spreizfeder 41 entspannt
ist.
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Nun
wird auf die Vorderseite des Kontaktteils II das passende Steckerteil
I aufgesteckt (siehe 1). Zum Verriegeln der Steckverbindung
muss der Monteur den Schieber 5 in Pfeilrichtung G drücken. Dabei
wird die Oberseite der Seitenwände 21, 22 von
den Führungsschienen 44, 45 geführt. Wie insbesondere
aus 7a ersichtlich ist, gleitet die Unterseite
des vorderen Bereichs 21a der Seitenwand 21 auf
der Oberseite des Stegs 31. Der gesamte Schlitten 25 verändert seine
Position nicht, denn die Rastnase 48 hält den Steg 31 fest.
Die Endwand 24 gleitet über
die Grundplatte 26. Der Abstand zwischen Stützplatte 27 und
Endplatte 24 wird kleiner, d.h. die Spreizfeder 41 wird
gespannt. Die nicht dargestellten Rastelemente des Schiebers 5 und
des Kontaktgehäuses 1 verrasten
erst miteinander, wenn der Schieber 5 vollständig im
Kontaktgehäuse 1 eingeschoben
ist, wie in 6b gezeigt ist, wobei die 7b die dazu entsprechende Schnittzeichnung
ist. Dann ist der Abstand zwischen Stützplatte 27 und Endplatte 24 am
kleinsten. Folglich ist die auf die Endwand 24 wirkende
und durch die Spreizfeder 41 erzeugte Kraft maximal. Sind
die nicht dargestellten Rastelemente so ausgelegt, dass sie dieser
Kraft standhalten, bleibt der Schieber 5 in Geschlossenstellung,
allerdings mit dem Nachteil, dass die Spreizfeder 41 ständig gespannt
ist. Um diesen unerwünschten
Effekt zu vermeiden, müssen
die Federn 40, 41 entspannt werden.
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Wie
insbesondere in 7a zu sehen ist, ragt
dazu die Zunge 19 in die Durchbrechung hinein. Sobald die
nicht gezeigten Rastelemente einschnappen, taucht die schräge Auflauffläche der
Zunge 19 unter den Steg 31 (siehe 7b).
Die Rampe 38 des Stegs 31 erleichtert das Unterschieben
der Zunge 19. Dadurch wird der Steg 31 über die
Rastnase 48 in die Durchbrechung 17 gehoben und
wird ein wenig elastisch verformt. Da der Schieber 5 wegen
der nicht dargestellten Rastelemente mit dem Kontaktgehäuse 1 verbunden
ist, kann sich die Spreizfeder 41 nur dadurch entspannen,
dass sich der Schlitten 25 samt Stegen 30, 31 in
Richtung Querwand 23 verschiebt. Nach dem Überwinden
der Rastnase 48 gelangt der Steg 31 aufgrund seiner
elastischen Verformung wieder auf die Rückseite des Kontaktgehäuses 1 (siehe 7c).
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Denkbar
ist auch, dass die auf die Rückseite des
Kontaktgehäuses 1 gerichtete
Kraft durch starre Stege 30, 31 und eine flexible
Grundplatte 26 erzeugt werden kann. In diesem nicht dargestellten
Fall würde
die Stützplatte 27 mit
angehoben und die Stege 30, 31 würden sich
nicht verformen. Stattdessen würde
sich die Grundplatte 26 elastisch verformen.
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Nachdem
die Stege 30, 31 dir Rückseite des Kontaktgehäuses 1 erreicht
haben, also wie in 7c dargestellt
ist, gleiten diese unter die Unterseite des vorderen Bereichs 21a der
Seitenwände 21,
bis die Stützplatte 27 gegen
die Querwand 23 gelangt. Nun ist der Abstand zwischen Stützplatte 27 und
Endplatte 24 wieder maximal, d.h. die Spreizfeder 41 ist
entspannt. Diese „entspannte" Geschlossenstellung
wird sowohl in 6d als auch in 7d gezeigt.
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Anzumerken
ist, dass die 7c eine Zwischenstellung
von 7b, die die Schnittdarstellung der 6b ist,
und von 7d ist, die die Schnittdarstellung
der 6c ist. Keine der 6a bis 6c gibt die
Stellung der 7c wieder.
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Wird
der Schieber 5 allerdings nicht ganz eingeschoben, also
noch bevor die nicht dargestellten Rastelemente einschnappen können, drückt die Spreizfeder 41 den
Schieber 5 in seiner Offenstellung zurück, da der Schlitten 25 mit
der Rastnase 48 verbunden ist, wie in 7a dargestellt
ist.
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Wird
der Schieber 5 allerdings nicht ganz eingeschoben, also
noch bevor die nicht dargestellten Rastelemente einschnappen können, drückt die Spreizfeder 41 den
Schieber 5 in seine Offenstellung zurück, da der Schlitten 25 mit
der Rastnase 48 verbunden ist, wie in 7a dargestellt
ist.
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Anzumerken
ist ferner, dass in „entspannter" Geschlossenstellung
der Schlitten 25 samt Stützplatte 27 gegen
die Querwand 23 anliegt, wobei die Feder zwischen dem Stift
und dem Axialzapfen 16 etwas vorgespannt ist, sodass eine
Vibration des Schlittens 25 effektiv unterbunden werden
kann. Außerdem
ist das Spiel zwischen der Führungsschiene 44 und
der Rückseite
des Kontaktgehäuses
so gering, dass ein Vibrieren der Seitenwände 21, 22 und der
Stege 30, 31 kaum vorhanden ist.
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Beim Öffnen der
Steckverbindung, wobei der Schieber 5 aus dem Kontaktgehäuse 1 gezogen
wird, nimmt der Schieber 5 den Schlitten 25 mit,
da die Stützplatte 27 gegen
die Querwand 23 anliegt. Sobald die Rampe 38 an
die schräge
Fläche 49 gelangt, wird
der Steg 31 über
die Rastnase 48 in die Durchbrechung 17 gehoben.
Nach Überwinden
der Rastnase 48 gelangt diese in den Ausschnitt 33,
wie in den 7a und 6a gezeigt
ist. Der Abstand zwischen Stützplatte
und Endplatte ändert
sich beim Öffnen
der Steckverbindung nicht und ist maximal. Damit ist die Steckverbindung
wieder für
ein erneutes Verriegeln vorbereitet.
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Anzumerken
ist, dass die vorher beschriebenen Merkmale der Ausführungsbeispiele
beliebig miteinander kombiniert werden können.