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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der elektrischen
Verbindungssysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
ein elektrisches Verbindungssystem, das ein erstes Bauteil und ein
zweites Bauteil mit einem Verriegelungselement umfasst, das eine
gemeinsame Kurzschließung
von elektrischen Kontakten des ersten Bauteils gestattet, wenn das
erste Bauteil und das zweite Bauteil nicht ordnungsgemäß elektrisch
verbunden sind und das eine Aufhebung des Kurzschlusses gestattet,
wenn die elektrische Verbindung der beiden Bauteile korrekt hergestellt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung in einem
Airbagsystem, um Fahrgäste
in einem Fahrzeug zurückzuhalten
und wird darauf bezugnehmend beschrieben; die Erfindung kann jedoch
auch für
weiterreichende Anwendungen und in vielen verschiedenen Umgebungen und
für eine
Vielzahl von Zwecken benutzt werden.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Das
Airbagsystem umfasst eine Airbaganordnung, die in einem verborgenen
Raum in der Fahrerkabine eines Fahrzeugs montiert ist, sowie ein elektrisches
oder elektronisches Steuersystem. Das Steuersystem ist mit der Airbaganordnung
durch einen Kabelbaum verbunden, der typischerweise mit einer elektrischen
Steckverbinderanordnung versehen ist, um ein einfaches Verfahren
zum Anschluss der Airbaganordnung an das Steuersystem zu ermöglichen,
nachdem sie einzeln installiert wurden.
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Das
Verbindungssystem umfasst eine sogenannte Kurzschlussbrücke. Kurzschlussbrücken sind kleine
Metallelemente, die innerhalb des Steckers oder der Steckbuchse
angeordnet sind, um die Leitungen elektrisch kurzzuschließen, bevor
Stecker und Steckbuchse ineinandergesteckt werden. Solche Kurzschlussbrücken sind
als Sicherheitsmittel vorgesehen, um zu verhindern, dass Streuverluste
bei elektrischen Ladungen und versehentliches falsches Ineinanderstecken
die Airbaganordnung während des
Herstellungsprozesses auslösen.
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Wenn
das Verbindungssystem korrekt verbunden ist, müssen die Sicherheitsmittel
zum elektrischen Kurzschließen
mittels Kurzschlussbrücken
in eine nicht-kurzschließende Position überführt werden.
Ein Verbindungssystem mit einem Verriegelungselement zur Freigabe
der Sperre wird im US-Patent Nr. 5 275 575 und im japanischen Patent Nr.
2 647 336 offenbart. Das Verbindungssystem hat einen Aufbau, bei
dem das elektrische Verbindungssystem solange nicht realisiert ist,
bis die beiden Bauteile sich in ihrer vollständig eingerasteten Position befinden
und das Verriegelungselement in seine Verriegelungsposition verschoben
wurde. Das Verriegelungselement dient dazu, ein versehentliches
Trennen der beiden Verbindungsbauteile zu verhindern, nachdem sie
vollständig
verbunden sind.
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Es
bedarf jedoch eines 2-stufigen Arbeitsablaufs, bestehend aus dem
ersten Arbeitsschritt, die beiden Bauteile miteinander in Eingriff
zu bringen und dem zweiten Arbeitsschritt, das Verriegelungselement
in den beiden Bauteilen in seine Verriegelungsposition einzuführen, um
das Verbindungssystem in seinen vollständigen Verbindungszustand zu
versetzen. Darüber
hinaus weist eines der beiden Bauteile größere Abmessungen auf, weil
das Verriegelungselement mittels eines elastischen Schenkels einstückig daran
montiert ist, wodurch es bei dem Verbindungssystem schwierig zu
handhaben ist.
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Das
US-Patent Nr. 5 314 345 und das japanische Patent Nr. 2 647 335
offenbaren ein Verbindungssystem, bei dem, wenn beide Bauteile korrekt miteinander
verbunden sind, die elektrische Kurzschließung durch die Kurzschlussbrücke aufgehoben ist,
während
gleichzeitig, sobald das Verriegelungselement erst einmal darin
eingesetzt ist, verhindert wird, dass die Verbindung der beiden
Bauteile versehentlich gelöst
wird.
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Es
ist jedoch ein 2-stufiger Arbeitsablauf erforderlich, um das Verbindungssystem
in seinen vollständig
verbundenen Zustand zu versetzen, wie es bei dem US-Patent Nr. 5
275 575 der Fall ist. Außerdem
ist eines der Bauteile durch das darin vorgesehene Verriegelungselement
vergrößert, wodurch
es bei dem Verbindungssystem schwer zu handhaben ist.
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Die
japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. Hei 4(1992)-33 666 zeigt ein Verbindungssystem, bei dem, nachdem
die elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil korrekt
hergestellt worden ist, das im voraus im zweiten Bauteil eingerastete
Verriegelungselement so gedrückt
wird, dass es in der Position eingerastet werden kann, in der eine
versehentliche Trennung der beiden Bauteile verhindert wird. Es
hat jedoch kein Kurzschlusselement für das erste Bauteil. Darüber hinaus
werden der Eingriffsvorgang der beiden Bauteile und der Betätigungsvorgang
für das
Verriegelungselement in zwei Schritten ausgeführt.
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Ein
weiteres in der Technik bekanntes elektrisches Verbindungssystem
wird in der EP-A-1 006 621 offenbart.
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Die
vorliegende Erfindung sieht ein elektrisches Verbindungssystem vor,
das den Einrastvorgang der beiden Bauteile und den Betätigungvorgang
des Verriegelungselements zur Aufhebung des Kurzschlusses durch
das Kurzschlusselement in einem der Bauteile in einer einzigen kontinuierlichen Bewegung
ausführen
kann und das als Ganzes kompakt gestaltet sein kann.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elektrisches
Verbindungssystem vorzuschlagen, bei dem, wenn das Verriegelungselement
von der ersten Position in die zweite Position hinabgedrückt wird,
es die Kurzschließung
durch das Kurzschlusselement aufhebt und gleichzeitig verhindert,
dass die beiden Bauteile voneinander getrennt werden, um den vollständigen Verbindungszustand der
beiden Bauteile zu erreichen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein elektrisches Verbindungssystem
bereit, umfassend ein erstes Bauteil, das ein erstes elektrisches
Steckerelement trägt
und ein zweites Bauteil, das mit dem ersten Bauteil im Eingriff
ist und ein zweites elektrisches Steckbuchsenelement trägt, das
mit dem ersten elektrischen Steckerelement in Eingriff gebracht
werden kann. Ein Kurzschlusselement ist im voraus auf dem ersten
Bauteil montiert, um das erste elektrische Steckerelement elektrisch
kurzzuschließen.
Ein Verriegelungselement wird im voraus in einer ersten Verriegelungsposition
gegenüber
dem zweiten Bauteil eingerastet. Durch Drücken des Verriegelungselements wird
das zweite Bauteil mit dem ersten Bauteil in Eingriff gebracht und
gleichzeitig wird das in der ersten Verriegelungsposition eingerastete
Verriegelungselement gelöst
und weiter zu der zweiten Verriegelungsposition gedrückt, in
der das Kurzschließen durch
das Kurzschlusselement von dem Verriegelungselement aufgehoben wird.
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Wenn
das Verriegelungselement in der ersten Position eingerastet ist,
ragt vorzugsweise ein Teil davon aus dem zweiten Bauteil hervor,
während
andererseits, wenn das zweite Bauteil mit dem ersten Bauteil im
Eingriff ist und das Verriegelungselement in der zweiten Position
eingerastet ist, der Teil davon in einer Ausnehmung im zweiten Bauteil
aufgenommen ist.
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Wie
aus der obigen Beschreibung ersichtlich, wird das Verriegelungselement
gedrückt,
um es von der ersten Verriegelungsposition in die zweite Verriegelungsposition
zu bewegen, und dadurch wird sowohl die Einrastung des ersten und
des zweiten Bauteils als auch die Aufhebung der Kurzschließung durch
das Kurzschlusselement in einem einzigen kontinuierlichen Betätigungsvorgang
bewirkt. Außerdem
kann die ordnungsgemäße elektrische
Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil durch einfaches
Prüfen,
ob sich das Verriegelungselement in der zweiten Po sition befindet,
bestätigt
werden.
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Gemäß einem
weiteren begrenzenden Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das
Verriegelungselement mit einem Sicherungsabschnitt versehen, um
einer Bewegung zum Lösen
des zweiten Bauteils vom ersten Bauteil entgegenzuwirken, um eine
Trennung zu verhindern, wenn das erste und das zweite Bauteil miteinander
im Eingriff sind und das Verriegelungselement in der zweiten Verriegelungsposition
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtanordnung eines Steckverbindersystems oder
eines elektrischen Verbindungssystems 1 zur Verwendung
in einem Airbagsystem zeigt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des Verriegelungselements;
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3 ist
eine Schnittdarstellung entlang der Linie 3-3 von 1;
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4 ist
eine Schnittdarstellung entlang der Linie 4-4 von 1;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kurzschlusseinsatzes im ersten
Bauteil;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer im Kurzschlusseinsatz enthaltenen
Kurzschlussbrücke;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht eines Innenraums des zweiten Bauteils;
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8 ist
eine von oben betrachtete perspektivische Ansicht des zweiten Bauteils
vor dem Einführen
des Verriegelungselements;
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9 ist
eine von unten betrachtete perspektivische Ansicht des zweiten Bauteils
nach dem Einführen
des Verriegelungselements;
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10 ist
eine Querschnittansicht, die den anfänglichen Eingriffszustand zwischen
dem zweiten und dem ersten Bauteil zeigt;
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11 ist
eine Querschnittansicht, die das zweite Bauteil zeigt, das gerade
mit dem ersten Bauteil in Eingriff kommt;
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12 ist
eine Querschnittansicht, die das zweite Bauteil zeigt, das gerade
mit dem ersten Bauteil in Eingriff kommt;
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13 ist
eine Querschnittansicht, die den Zustand zeigt, in dem das Einrasten
des zweiten Bauteils in dem ersten Bauteil abgeschlossen ist;
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14 ist
eine Längsschnittansicht,
entsprechend 12, die das zweite Bauteil zeigt,
das gerade mit dem ersten Bauteil in Eingriff kommt;
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15 ist
eine Längsschnittansicht,
entsprechend 13, die den Zustand zeigt, in
dem das Einrasten des zweiten Bauteils in dem ersten Bauteil abgeschlossen
ist.
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Bevorzugte
Ausführungen
der Erfindung
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Die
bevorzugten Ausführungen
der Erfindung werden nachstehend beschrieben. Diese und weitere
Ziele und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offenkundig. Es
wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Darstellung dem Zweck der
Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dient und
nicht dem der Einschränkung
der Erfindung.
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In
den beiliegenden Zeichnungen sind die Einzelheiten der Gesamtanordnung
eines Steckverbindersystems oder eines elektrischen Verbindungssystems 1 zur
Verwendung in einem Airbagsystem in 1 dargestellt.
Gezeigt ist das Steckverbindersystem in einem Zustand vor dem Einrasten
und es umfasst ein erstes Bauteil 2 in der Form einer Buchse und
ein zweites Bauteil in der Form eines Steckers, der in dem ersten
Bauteil 2 einrastbar ist.
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Das
erste Bauteil 2 ist als Teil eines Airbagzünders (im
Englischen manchmal als „squib" bezeichnet) vorgesehen,
der elektrisch mit dem Steuersystem eines Airbagsystems verbunden
werden muss. Der Zünder
ist eine pyrotechnische Vorrichtung, die gezündet wird, wenn genügend elektrische Energie über ihre
zwei elektrischen Leitungen 32 bei ihr anliegt. Die Auslösung des
Zünders
verursacht die Zündung
von Gas erzeugenden Stoffen und folglich das Aufblasen des Airbags.
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Ein
Kurzschlusseinsatz 4 ist im ersten Bauteil 2 im
zusammengebauten Zustand befestigt. Der Kurzschlusseinsatz 4 schließt Kontakte
des ersten Bauteils 2 kurz, bis die Bauteile 2, 3 mechanisch
und elektrisch miteinander in Eingriff sind.
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Das
zweite Bauteil 3 ist elektrisch mit dem Steuersystem verbunden
und mit dem ersten Bauteil 2 in Eingriff. Ein Verriegelungselement 5 wird
im zweiten Bauteil 3, wie dargestellt, in einem eingerasteten
Zustand in einer ersten Verriegelungsposition gehalten.
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Die
Wirkungsweise und Zusammenhänge zwischen
diesen verschiedenen Bauteilen werden nachstehend aus der folgenden
Beschreibung ersichtlich. Wie aus der folgenden Beschreibung offenkundig
wird, sind das zweite Bauteil 3, der Kurzschlusseinsatz 4 und
das Verriegelungselement 5, abgesehen von den verschiedenen
Kabeln und Kontakten, vorzugsweise aus einem geeigneten elektrisch
nicht-leitfähigen
Kunststoffwerkstoff hergestellt.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf das erste Bauteil 2 ist dieses
erste Bauteil 2 in den 1, 4 und 5 so
dargestellt, das es einen zylindrischen Grundkörper 10 umfasst, der
eine Öffnung oder
Buchse 11 definiert. Der Grundkörper 10, der die Buchse 11 definiert,
kann direkt in einer zugehörigen
Anordnung, wie z.B. einem Gehäuse
des Zünders
oder dergleichen, aufgenommen oder eingebaut sein. Darüber hinaus
wird darauf hingewiesen, dass die Buchse 11 als separates,
klar abgegrenztes Element ausgebildet und der zugehörigen Anordnung zugefügt werden
kann. Auf jeden Fall schließt
der die Buchse 11 definierende Grundkörper 10 mit einer
Bodenwand 12 ab, von der sich ein Paar von ersten metallischen,
elektrisch leitenden Steckerelementen oder Anschlussstiften 13 erstreckt,
wie am besten in 4 zu sehen ist. Die zwei Anschlussstifte 13 sind auf
jede beliebige konventionelle Art so mit den jeweiligen Leitungen
eines (nicht-dargestellten) Airbagzünders verbunden, dass die Zuführung von elektrischer
Energie über
die Anschlussstifte 13 zum Zünder die Auslösung des
Zünders
verursacht.
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Eine
Schrägfläche 14 ist
am Eingang der Buchse 11 ausgebildet und eine kontinuierlich
verlaufende Verriegelungsnut 15 ist am Innenumfang der Buchse 11 vorgesehen.
Die Schrägfläche 14 dient zur
Aufnahme der Verriegelungsabschnitte 42 der elastischen
Schenkel 41 des zweiten Bauteils 3 und erzeugt
ein zur Mitte hin gerichtetes Verformungsmoment, wie am besten in 10 zu
sehen ist. Sie dient auch zur Aufnahme von Rastabschnitten 55 des
Verriegelungselements 5 und erzeugt ein zur Mitte hin gerichtetes
Verformungsmoment, wie am besten in 12 gezeigt
ist. Die Verriegelungsnut 15 dient zur Aufnahme der Verriegelungsabschnitte 42 des
zweiten Bauteils 3 und zu deren Festhalten im eingerasteten
Zustand, wie am besten in 12 dargestellt ist.
Sie dient auch zur Aufnahme der zweiten Rastabschnitte 55 des
Verriegelungselements 5 und zu dessen Vorschub in die zweite
Verriegelungsposition, wie am besten in 13 gezeigt
ist.
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Wie
in 5 zu sehen, ist die Buchse 11 an einer
Stelle ihres Eingangs mit einer halbkreisförmigen Ausnehmung 16 versehen.
Die Ausnehmung 16 dient zur Ausrichtung des Kurzschlusseinsatzes 4, wenn
er in die Buchse 11 eingesetzt wird.
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Der
Kurzschlusseinsatz 4 ist in der Buchse 11 aufgenommen
und dient zum Kurzschließen
der Steckerelemente 13, indem er sie elektrisch verbindet,
während
das zweite Bauteil 3 nicht mit dem ersten Bauteil 2 in
Eingriff ist, so dass sich das Verriegelungselement 5 des
zweiten Bauteils 3 nicht in der zweiten Verriegelungsposition
befindet.
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Wie
am besten in 5 dargestellt ist, umfasst der
Kurzschlusseinsatz 4 einen säulenartig geformten Kunststoffkörper 21,
dessen Abmessungen so vorgesehen sind, dass er ohne Spiel in der
Buchse 11 aufgenommen ist. Die obere Fläche des Grundkörpers 21 ist
an einer Seite davon mit einem kurzen, nach unten verlaufenden halbkreisförmigen Vorsprung 22 versehen,
dessen Position und Größe so gewählt ist,
dass er in der Ausnehmung 16 aufgenommen wird. Der Vorsprung 22 dient
der Sicherstellung der richtigen Ausrichtung des Kurzschlusseinsatzes 4 gegenüber der
Buchse 11. Ferner umfasst der Grundkörper 21 Öffnungen 23,
die mittig gelegen und zu einer oberen Fläche und beiden Seitenflächen offen
sind und durch die sich die Steckerelemente oder Anschlussstifte 13 hindurch
erstrecken.
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Eine
Kurzschlussbrücke 24 ist
im Grundkörper 21 des
Kurzschlusseinsatzes 4 fixiert. Die Kurzschlussbrücke 24 besteht
aus einem elastischen, elektrisch-leitfähigen Werkstoff, wie z.B. Federstahl. Ein
Teil der Kurzschlussbrücke 24 ist
so gebogen, dass er an beiden Anschlussstiften 13 anliegen
kann, um einen elektrischen Kurzschlusskreis zwischen der Kurzschlussbrücke 24 und
den Anschlussstiften 13 zu herzustellen.
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Wie
am besten in 6 dargestellt, umfasst die Kurzschlussbrücke 24 eine
plattenartige Grundfläche 25,
eine Paar Schenkel 26, die am oberen Ende der Grundfläche umgebogen
sind und sich von da nach unten erstrecken, sowie ein Paar von Anlageabschnitten 27,
die in einem Winkel von 90° an
den unteren Abschnitten der zwei Schenkel 26 umgebogen
sind. Die Schenkel 26 sind in der Richtung, die von der
Grundfläche 25 fort
weist, jeweils stufenförmig
gebogen und so ausgelenkt, dass die Anlageabschnitte 27 an
den seitlichen Flächen
der beiden Anschlussstifte 13 anliegen können, um
eine elektrische Verbindung zwischen den Anlageabschnitten 27 und den
Anschlussstiften 13 herzustellen. Wie in 5 gezeigt,
wird die Kurzschlussbrücke 24 im
Grundkörper 21 des
Kurzschlusseinsatzes 4 fixiert, indem die Grundfläche 25 in
die schlitzförmige
Ausnehmung 28 des Kurzschlusseinsatzes 4 so eingeführt wird,
dass sie nicht herausgezogen wird.
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4 zeigt
den Kurzschlusseinsatz 4 in der kurzschließenden Position.
Der Kurzschlusseinsatz 4 ist an seinem Platz in der Buchse 11 und
die zwei Anschlussstifte 13 liegen an den Anlageabschnitten 27 der
Kurzschlussbrücke 24 mit
deren unteren Seitenflächen
an, damit sie mit ihnen elektrisch verbunden sind und erstrecken
sich nach oben durch die Öffnung 23.
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Das
zweite Bauteil 3 des Steckverbindersystems oder elektrischen
Verbindungssystems 1 kann am besten unter Bezugnahme auf
die 1, 3 sowie 7 bis 9 verstanden
werden. Wie darin zu sehen, umfasst das zweite Bauteil 3 einen
Grundkörperabschnitt
oder mittleren Steckerabschnitt 31, der sich nach unten
erstreckt und ein Paar elektrisch leitfähige Kontakte 30 in
der Form von zweiten Steckbuchsenelementen trägt (siehe 3 und 9). Die
elektrischen Kontakte 30 sind elektrisch mit einem Leiter 32 verbunden.
Die elektrischen Kontakte 30 sind so angeordnet und in
der Größe so dimensioniert,
dass sie die Anschlussstifte 13 des ersten Bauteils 2 aufnehmen
können.
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Wie
am besten in den 3 und 7 dargestellt,
weist jeder elektrische Kontakt 30, der in dem mittleren
Steckerabschnitt 31 enthalten ist, einen Leiterverbindungsabschnitt 33 auf,
der sich von der zylindrischen Anschlussklemme, die das zweite Steckbuchsenelement
bildet, aus erstreckt und in eine im allgemeinen L-förmige Gestalt übergeht,
um mit dem korrespondierenden einen von zwei Leitern 32 verbunden
zu werden. Diese Leiter 32 sind isolierummantelte Kabel,
deren Enden abisoliert sind, um sie elektrisch und mechanisch mit
dem korrespondierenden Leiterverbindungsabschnitt 33 zu
verbinden. Die Kabel sind mit ihnen auf eine beliebige herkömmliche
Weise verbunden, üblicherweise
indem ein Teil des Leiterverbindungsabschnitts 33 um das
blanke Ende der Kabel herum gecrimpt wird. Die Leiter 32 werden
durch eine Ferritperle 35 geführt, die in einem Hohlraum 34a in
einem kastenförmigen
unteren Abschnitt 34 des zweiten Bauteils 3 angeordnet
ist. Die Ferritperle 35 ist eine im allgemeinen kastenförmige homogene
Substanz und ist von zwei parallelen, zylindrischen Durchgangslöchern durchbohrt,
durch die die Leiter 32 hindurchgeführt sind. Die Leiter 32 treten
an einem unteren Ende des Grundkörpers
aus und werden dabei durch Öffnungen
in der Rückwand des
Hohlraums 34a hindurchgeführt.
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Der
mittlere Steckerabschnitt 31 weist eine in der Regel quadratische
Zylinderform auf, wie am besten in 9 zu sehen
ist. Ein Paar bogenförmiger elastischer
Schenkel 41 sind seitlich außen angeordnet, so dass sie
Seitenflächen
des mittleren Steckerabschnitts 31 gegenüberstehen.
Die elastischen Schenkel 41 erstrecken sich nach unten
und tragen die nach radial außen
sich erstreckenden Verriegelungsabschnitte 42. Wie am besten
in 13 gezeigt, sind die Verriegelungsabschnitte 42 so
dimensioniert und angeordnet, dass sie in die Verriegelungsnut 15 eintreten,
wenn das zweite Bauteil 3 ordnungsgemäß darin eingerastet ist.
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Diese
elastischen Schenkel 41 sind so dimensioniert und angeordnet,
dass sie ohne Spiel im Innern der Buchse 11 anliegen und
einen steifen Rahmen für
das Einsetzen des zweiten Bauteils 3 innerhalb der Buchse 11,
die von dem ersten Bauteil 2 gebildet wird, bereitstellen.
Ferner weist der mittlere Steckerabschnitt 31 einen Steg 43 auf,
wie in 9 dargestellt ist. Der Steg 43 ist so
dimensioniert und angeordnet, dass er mit einer Aussparung 29 zusammenwirkt,
die nach oben offen im Kurzschlusseinsatz 4, wie in 1 gezeigt,
vorgesehen ist. Das Zusammenwirken zwischen dem Steg 43 und
der Aussparung 29 stellt die ordnungsgemäße Verbindung
zwischen den zwei elektrischen Kontakten 30 des zweiten
Bauteils 3 und den zwei Anschlussstiften 13 des zweiten
Bauteils 3 sicher.
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Wie
am besten in 7 gezeigt, umfasst das zweite
Bauteil 3 ferner ein Oberteil 36, das ein Unterteil 34 umschließt und ein
Gehäuse
für die
Leitungen 32 bereitstellt und sie so fixiert, dass eine
Zugentlastung erfolgt. Das Oberteil oder die Abdeckung 36 ist einstückig mit
dem Unterteil 34 vorgesehen, so dass das Unterteil 34 in
Pfeilrichtung aufgeklappt werden kann. Diese zwei Teile 34, 36 werden
durch Einrasten eines Paares von beabstandeten elastischen Rastvorsprüngen 37,
die sich von einem Ende des Oberteils 36 nach unten erstrecken,
mit einem Paar von Rastklinken, das am Ende des Unterteils ausgebildet ist,
zu einem im allgemeinen rechteckigen Körper zusammengeschlossen. Dies
verriegelt die beiden Teilen 34, 36 des zweiten
Bauteils 3 in ordnungsgemäßem Eingriff miteinander, wie
in den 8 und 9 zu sehen ist.
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Wie
am besten in 8 dargestellt, weist das Oberteil 36 des
zweiten Bauteils 3 auf seiner Oberseite eine flache und
große
Ausnehmung 45 auf, die sich oberhalb des mittleren Steckerabschnitts 31 befindet.
Ein Paar von ersten beabstandeten Durchgangsöffnungen 46 ist so
ausgebildet, dass es sich auf den beiden Breitseiten der Ausnehmung 45 gegenüberstehen
und einen Raum zwischen dem mittleren Steckerabschnitt 31 und
den elastischen Schenkeln 41 bilden. Ein Paar von zweiten
Durchgangsöffnungen 47 ist
so ausgebildet, dass es parallel zu den Enden in Längsrichtung
der Ausnehmung 45 in Richtung zu den Seitenwänden des mittleren
Steckerabschnitts 31 liegt. In 8 gehen die
ersten Durchgangsöffnungen 46 und
die zweiten Durchgangsöffnungen 47 ineinander über, so
dass sie allgemein L-förmige
Durchgänge
bilden. Dank dieser Konfiguration allgemein L-förmiger Durchgangsöffnungen
kann genügend
Festigkeit für
das elektrische Verbindungssystem beibehalten werden, ohne die mechanische
Festigkeit des Oberteils 36 des zweiten Bauteils 3 zu
reduzieren. Wenn das Verriegelungselement 5 in diese Durchgangsöffnungen 46, 47 eingeführt ist,
wirkt es mit dem mittleren Steckerabschnitt 31 zusammen,
um das Verriegelungselement 5 in der ersten Verriegelungsposition
einzurasten.
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Das
Verriegelungselement 5 umfasst einen Kopf- oder Druckabschnitt 50,
ein Paar von ersten Schenkeln 51, die sich von beiden Breitseiten
des Druckabschnitts 50 nach unten erstrecken, Sicherungsabschnitte 52,
die beiderseits der ersten Schenkel 51 angeordnet sind,
sowie ein Paar zweiter Schenkel 53, das sich parallel zu
einem Ende in Längsrichtung
des Druckabschnitts nach unten erstreckt. Die ersten Schenkel 51 und
die zweiten Schenkel 53 sind im allgemeinen L-förmig angeordnet
und die zweiten Schenkel 53 sind so angeordnet, dass sie
durch den Spalt 58 getrennt einander gegenüberstehen.
Sie sind so angeordnet und dimensioniert, dass sie in die im Oberteil 36 des
zweiten Bauteils 2 ausgebildeten allgemein L-förmigen Durchgangsöffnungen
eingeführt
werden können.
Dadurch werden jene Teile ordnungsgemäß miteinander in Eingriff gebracht,
wie in 8 gezeigt ist. Die ersten Schenkel 51 weisen
von unten nach oben erste Rastabschnitte 54 und zweite
Rastabschnitte 55 auf. Der erste Rastabschnitt 54 ist
so geformt, dass er etwas nach außen vorragt, während der
zweite Rastabschnitt 55 so geformt ist, dass er stark nach
außen vorragt.
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Das
Verriegelungselement 5 ist am besten in 2 dargestellt.
Der erste Rastabschnitt oder kleine Vorsprung 54 des ersten
Schenkels 51 weist einen Stufenabschnitt 54a an
der Endspitze auf. Wie am besten auf der linken Seite von 3,
einer Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in 1,
dargestellt, ist ein Stufenab schnitt 61 an einem unteren Ende
einer Öffnung 60 in
den elastischen Schenkeln 41 des zweiten Bauteils 3 ausgebildet.
In dem Zustand, in dem das Verriegelungselement 5 in das zweite
Bauteil 3 eingeführt
ist, liegt der Stufenabschnitt 54a des ersten Schenkels 51 an
dem Stufenabschnitt 61 des elastischen Schenkels 41 an
und befindet sich somit im eingerasteten Zustand in der ersten Verriegelungsposition.
Zu diesem Zeitpunkt ragt der zweite Rastabschnitt oder große Vorsprung 55 des
Verriegelungselements 5 nach außen aus der Öffnung 60 hervor,
so dass es in den betriebsbereiten Zustand versetzt wird. Eine radial
nach innen ausgehöhlte
Rastkehle 62 ist an der Innenseite des elastischen Schenkels 41 am
unteren Ende davon ausgebildet. Der nach außen ragende Abschnitt des ersten Rastabschnitts 54 des
Verriegelungselements 5 wird beim Verschieben aus der ersten
Verriegelungsposition in der Rastkehle 62 eingerastet,
so dass das Verriegelungselement 5 in seine zweite Verriegelungsposition
gebracht wird. Der Grad der Verriegelung in der zweiten Verriegelungsposition
wird durch das Ausmaß bestimmt,
in dem das Verriegelungselement 5 (noch) in die erste Verriegelungsposition
zurückgeführt werden
kann, indem es nach oben aus dem zweiten Bauteil 3 herausgezogen
wird.
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Wie
am besten in 2 zu sehen ist, sind die Sicherungsabschnitte 52 beiderseits
des ersten Schenkels 51 durch Schlitze 56 vorgesehen,
sie sind so ausgelegt, dass sie die elastische Verformung des ersten
Schenkels 51 nicht behindern und sich zu den unteren Enden
hin in der Dicke verjüngen.
Wie am besten auf der rechten Seite in 3, einem
Schnitt entlang der Linie 3-3 in 1, gezeigt,
ist der Sicherungsabschnitt 52 zwischen einem dickwandigen
Abschnitt 63 des elastischen Schenkels 41 des
zweiten Bauteils 3 und einem äußeren Abschnitt des mittleren Steckerabschnitts 31 angeordnet.
In dem Zustand, in dem das Verriegelungselement 5, wie
gezeigt, in der ersten Verriegelungsposition ist oder der Kopfabschnitt 50 vom
zweiten Bauteil 3 beabstandet ist, wird die nach innen
gerichtete Verformung der Verriegelungsabschnitte 42 der
elastischen Schenkel 41 nicht von den Sicherungsabschnitten 52 beschränkt. Wie am
besten durch eine gepunktete Linie in 13 dargestellt,
werden die Sicherungsabschnitte 52 nach unten in eine Position
verschoben, wo sie nach innen vorragenden Abschnitten 63a der
dickwandigen Abschnitte 63 gegenüberstehen, wenn das Verriegelungselements 5 in
die zweite Verriegelungsposition, in der der Kopfabschnitt 50 in
der Ausnehmung 45 aufgenommen ist, verschoben wird. Dadurch
werden bei einem Versuch, die Verriegelungsabschnitte 42 aus
der Verriegelungsnut 15 zu lösen, die nach innen vorragenden
Abschnitte 63a in Anlage mit den Sicherungsabschnitten 52 gebracht,
um das Lösen
der Verriegelungsabschnitte 42 zu verhindern. Im Normalzustand
definieren die Sicherungsabschnitte 52 jedoch einen Zwischenraum
zwischen den Sicherungsabschnitten und dem mittleren Steckerabschnitt 31 oder
dem dickwandigen Abschnitt 63 des elastischen Schenkels 41.
Dies stellt sicher, dass das erste Verriegelungselement 5 leichtgängig von
der ersten Verriegelungsposition in die zweite Verriegelungsposition
verschoben werden kann.
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Wie
am besten in 2 gezeigt, werden die zweiten
Schenkel 53 durch Platten gebildet, die einander, getrennt
durch den Spalt 58, gegenüberstehen und sich am weitesten
nach unten erstrecken. Der Spalt 58 verläuft von
der Rückseite
des Kopf- oder Drückerabschnitts 50 bis
zu den Enden der zweiten Schenkel 53, und der Kopfabschnitt
ist so ausgelegt, dass er sicher in der Ausnehmung 45 aufgenommen
wird. Somit ermöglicht
das Vorhandensein des Spaltes 58, dass die Durchgangsöffnungen
im Oberteil 36 des zweiten Bauteils 3 im allgemeinen
L-förmig
ausgebildet sein können
und schafft als solches genügend
mechanische Festigkeit für das
elektrische Verbindungssystem. Wenn das Verriegelungselement 5 von
der ersten Verriegelungsposition in die zweite Verriegelungsposition
gedrückt wird,
werden darüber
hinaus, wie in den 14 und 15 am
besten zu sehen ist, die zweiten Schenkel 53 zu den gebogenen
Abschnitten der Kurzschlussbrücke 24 vorgeschoben,
damit die Anlageabschnitte 27 von den Anschlussstiften 13 entfernt
werden, um die elektrische Kurzschließung der Anschlussstifte 13 aufzuheben.
Die zweiten Schenkel 53 können so modifiziert sein, dass
sich einer von ihnen nach unten erstreckt, um die gebogenen Abschnitte
der Kurzschlussbrücke 24 zu
erreichen und so geformt sein, dass sie eine besondere Gestalt aufweisen,
um die Anlageabschnitte 27 von den Anschlussstiften 13 zu entfernen.
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Die
Verbindungsbewegung des vorstehend beschriebenen Steckverbindersystems
oder elektrischen Verbindungssystems 1 wird (nun) unter
Bezugnahme auf die 1 bis 3 und 10 bis 15 erläutert. Wie
in den 1 und 4 zu sehen, ist der Kurzschlusseinsatz 4 in
der Buchse 11 des ersten Bauteils 2 vorinstalliert,
um die elektrische Kurzschließung
der Anschlussstifte 13 vorzunehmen. Wie in den 1 und 3 gezeigt,
wird das Verriegelungselement 5 im voraus in dem zweiten Bauteil 3 in
der ersten Position oder in dem Zustand eingerastet, in dem die
ersten Rastabschnitte 54 mit den Stufenabschnitten 61 in
Anlage gekommen sind. In dem Zustand, in dem das zweite Bauteil 3 von
dem ersten Bauteil 2 getrennt ist, dargestellt in 1, senkt
sich das Verriegelungselement 5 nicht ab, selbst wenn es
auf das zweite Bauteil gedrückt
wird. Somit verbleibt der Kopfabschnitt 50 des Verriegelungselements 5 in
dem Schwebezustand über
der Ausnehmung 45 des zweiten Bauteils 3, was
optisch überprüft werden
kann.
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10 zeigt
deutlich den Zustand, in dem die unteren Endabschnitte der elastischen
Schenkel 41, die parallel zu einander verlaufen, in die
Buchse 11 des ersten Bauteils 2 eingeführt werden,
indem die Seitenwände
des Ober- und des Unterteils 34, 36 des zweiten
Bauteils 3 mit der Hand ergriffen werden. Die Verriegelungsabschnitte 42 der
elastischen Schenkel 41 kommen in Anlage mit der Schrägfläche 14 am
Eingang der Buchse 11 und werden darauf abgelegt. Wenn
der Kopfabschnitt 50 des Verriegelungselements 5 in
diesem Zustand z.B. mit dem Daumen gedrückt wird, wird ein nach innen
gerichtetes Moment M1 in den elastischen Schenkeln 41 erzeugt.
Wie in 11 abgebildet, werden die elastischen
Schenkel 41 und die ersten Schenkel 51 nach innen
gebogen, so dass die Verriegelungsabschnitte 42 der elastischen
Schenkel 41 in der Verriegelungsnut 15 eingesetzt
werden. Die Sicherungsabschnitte 52 des Verriegelungselements 5 sind
dann in ihrer oberen Position, so dass sie nicht die Verformung
der elastischen Schenkel 41 beschränken.
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Wie
in 12 gezeigt, wird der zweite Rastabschnitt 55 des
Verriegelungselements 5 in Wechselwirkung mit der Schrägfläche 14 am
Eingang der Buchse 11 gebracht, wenn die Verriegelungsabschnitte 42 der
elastischen Schenkel 41 in der Verriegelungsnut 15 eingesetzt
sind. Als Folge davon wird das nach innen gerichtete Moment M2 in
den ersten Schenkeln 51 erzeugt, so dass die ersten Rastabschnitte 54 der
ersten Schenkel 51 bereits von den Stufenabschnitten 61 der
elastischen Schenkel 41 abgehoben sind. Somit kann der
Betätigungsvorgang des
Kopfabschnitts 50 des Verriegelungselements 5 fortgesetzt
werden, um das Verriegelungselement 5 weiter nach unten
zu bewegen.
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Wenn,
wie in 13 dargestellt, die zweiten Rastabschnitte 55 der
ersten Schenkel 51 in der Verriegelungsnut 15 eingesetzt
sind, wird das Verriegelungselement 5 in die zweite Verriegelungsposition gebracht,
indem die ersten Rastabschnitte 54 der ersten Schenkel 51 in
der Rastkehle 62 einrasten. Außerdem werden die Sicherungsabschnitte 52 des Verriegelungselements 5 zu
der Position nach unten bewegt, in der sie den nach innen vorragenden
Abschnitten 63a der dickwandigen Abschnitte 63 gegenüberstehen
(nahe der Position, wo die Verriegelungsnut 15 und die
Verriegelungsabschnitte 42 im Eingriff sind), um dem Lösen der
Verriegelungsabschnitte 42 aus der Verriegelungsnut 15 entgegenzuwirken.
Auf diese Weise wird verhindert, dass sich das zweite Bauteil 3 von
dem ersten Bauteil 2 löst.
In der zweiten Verriegelungsposition ist der Kopfabschnitt 50 des
Verriegelungselements 5 in der Ausnehmung 45 des
zweiten Bauteils 3 aufgenommen, so dass der Abschluss der
mechanischen Einrastung des ersten Bauteils 2 und des zweiten
Bauteils 2 optisch geprüft
werden kann.
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14 ist
eine Längsschnittansicht,
die mit der Querschnittansicht von 12 korrespondiert. Darin
gezeigt ist der Zustand, in dem das zweite Bauteil 3 mit
dem ersten Bauteil 2 im Eingriff ist und das Verriegelungselement 5 im
Begriff ist, weiter gedrückt zu
werden. In diesem Zustand erreichen die Endspitzen der zweiten Schenkel 53 des
Verriegelungselements 5 nicht die stufenförmig gebogenen
Abschnitte der Kurzschlussbrücke 24 in
deren Mittelpunkt. Infolgedessen liegen die Anlageabschnitte 27 an
den Seitenflächen
der Anschlussstifte 13 an, um sie im kurzgeschlossenen
Zustand zu halten. 15 ist eine Längsschnittansicht,
die mit der Querschnittansicht von 13 korrespondiert.
Die Endspitzen der zweiten Schenkel 53 des Verriegelungselements 5 machen
nun die stufenförmig
gebogenen Abschnitte der Kurzschlussbrücke 24 an deren Mittelpunkt
gerade. Infolgedessen werden die Anlageabschnitte 27 außer Kontakt
mit den Seitenflächen
der Anschlussstifte 13 gebracht, um den Kurzschlusszustand
der Anschlussstifte 13 aufzuheben und die elektrische Montage
zu vervollständigen.
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Somit
kann die mechanische Einrastung zwischen dem ersten Bauteil 2 und
dem zweiten Bauteil 3 und die elektrische Montage zwischen
ihnen gleichzeitig in einem Vorgang vollzogen werden, indem einfach
das Verriegelungselement 5 gedrückt wird. Sobald die mechanische
Einrastung zwischen dem ersten Bauteil 2 und dem zweiten
Bauteil 3 beendet ist, kann das zweite Bauteil 3 nicht
mehr von dem ersten Bauteil 2 gelöst werden, es sei denn das
Verriegelungselement 5 wird aus der zweiten Verriegelungsposition
in die erste Verriegelungsposition zurückgeführt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugte
Ausführung
beschrieben. Selbstverständlich
werden beim Lesen und Verstehen der Beschreibung Variationen und
Anwendungen der Erfindung offenkundig und es versteht sich, dass
im Schutzumfang der Erfindung alle jene Variationen und Anwendungen
und Äquivalente
einbegriffen sein sollen, die von den beiliegenden Ansprüchen abgedeckt
sind.
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Beispielsweise
kann das Schenkelpaar 26, 26 der Kurzschlussbrücke 24 in
der Form einer einzigen Platte ausgebildet sein. Das Paar von Anlageabschnitten 27,
das durch das Biegen des Schenkelpaares 26 unter einem
Winkel von 90° an
den Endabschnitten davon ausgebildet ist, ist nicht auf die in der
Ausführung
gezeigte Form beschränkt,
sie können
vielmehr so modifiziert sein, dass sie eine Konfiguration aufweisen,
die die Schenkel 26 in direkten Kontakt mit den Anschlussstiften 13 bringt.
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Außerdem kann
das Verriegelungselement 5 in der Form so modifiziert werden,
dass kein Spalt 58 zwischen den zweiten Schenkeln 53 vorhanden
ist. Insbesondere kann zum Beispiel eine Modifikation vorgenommen
werden, indem der zweite Schenkel 53 in der Form einer
einzelnen Platte zwischen dem Paar von ersten Schenkeln 51 ausgebildet
ist und indem die ersten Schenkel 51 und der zweite Schenkel 53 allgemein
in einer U-Form angeordnet werden. Bei dieser Modifikation müssen die
Durchgangsöffnungen
im Oberteil 36 des zweiten Bauteils 3 so verändert werden,
dass sie eine entsprechende allgemein U-förmige Gestalt aufweisen. Wenn
die Durchgangsöffnungen
im Oberteil 36 des zweiten Bauteils 3 allgemein
U-förmig
ausgebildet sind, weist das zweite Bauteil 3 eine verringerte
mechanische Festigkeit auf, aber diese Festigkeitsreduzierung kann durch
Einführen
des Verriegelungselements 5, das durch die im allgemeinen
U-förmig
angeordneten Schenkel 51, 52 gebildet wird, in
das zweite Bauteil ausgeglichen werden.
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Das
erfindungsgemäße Verriegelungselement 5 kann
sowohl in konventionellen elektrischen Verbindungssystemen Anwendung
finden, bei denen die Einrastung und die Kurzschließung in
separaten Arbeitsschritten aufgehoben werden, als auch in elektrischen
Verbindungssystemen gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei denen die Aufhebung der Einrastung und der Kurzschließung in
einem kontinuierlichen Arbeitsschritt erfolgt.
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Erfindungsgemäß wird das
Verriegelungselement, das in der ersten Position bezüglich einer
der Bauteile eingerastet ist, in die zwei Bauteile hineingedrückt, um
sie miteinander in Eingriff zu bringen, es kann ohne Unterbrechung
in eine zweite Position gedrückt
werden, in der die Kurzschließung
durch das Kurzschlusselement im anderen Bauteil durch das Verriegelungselement
aufgehoben wird, so dass es die Verbindung als ganzes in einem einzigen
Vorgang herstellen kann. Außerdem
ist das Verriegelungselement so ausgeführt, dass es nur in einem erforderlichen
minimalen Ausmaß aus
dem einen Bauteil herausragt, um das Verriegelungselement in die zweite
Position zu drücken,
wenn das Verriegelungselement in der ersten Position ist, so dass
das gesamte Verbindungssystem kompakt in der Größe hergestellt sein kann. Darüber hinaus
ist das Verriegelungselement so ausgeführt, dass es von der ersten
Position nach unten in die zweite Position gedrückt wird (und) ermöglicht dadurch
eine visuelle Prüfung,
ob die beiden Bauteile sich im verbunden Zustand befinden. Wenn
das Verriegelungselement ferner mit Sicherungsabschnitten versehen
ist, dient das Verriegelungselement, wenn es von der ersten Position
in die zweite Position gedrückt
wird, zur Aufhebung des Kurzschlusses durch das Kurzschlusselement
und verhindert außerdem,
dass die beiden Bauteile voneinander getrennt werden, wodurch die vollständige Verbindung
der beiden Bauteile erreicht wird.