EP3262722B1

EP3262722B1 - Steckverbindung mit verriegelungsvorrichtung

Info

Publication number: EP3262722B1
Application number: EP16700530.5A
Authority: EP
Inventors: Willem Blakborn; Helmut MÜHLFELLNER
Original assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: CA2975425A1; KR20170120115A; JP6506851B2; US10211568B2; JP2018508098A; CN107408780A; US20180040978A1; WO2016134812A1; CN107408780B; DE202015001505U1; EP3262722A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung umfassend einen Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder, insbesondere eine Hochstromsteckverbindung, mit einer Verriegelungsvorrichtung zum axialen Fixieren des Steckverbinders bzgl. des Gegensteckverbinders in einer mit dem Gegensteckverbinder verkuppelten Verschlussstellung. Die Verriegelungsvorrichtung umfasst zum einen ein Halteelement wie etwa einen Rastbügel zum axialen Hintergreifen eines Verriegelungsvorsprungs des Gegensteckverbinders in der Verschlussstellung und zum anderen ein Gegendruckelement, das dem Halteelement derart gegenüberliegt, dass der Verriegelungsvorsprung des Gegensteckverbinders in der Verschlussstellung zwischen dem Halteelement und dem Gegendruckelement aufnehmbar ist.
Steckverbinder dienen allgemein zum lösbaren Verbinden von elektrischen Leitungen oder anderen elektrischen Komponenten, um im verbundenen Zustand Strom und/oder elektrische Signale zu übertragen. Dabei wird ein erster Steckverbinder wie etwa ein Steckerteil mit einem komplementären Gegensteckverbinder wie etwa einem Buchsenteil zum Bilden einer Steckverbindung zusammengesteckt.
Bei Kraftfahrzeugen mit elektrifiziertem Antriebsstrang, d.h. bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen, müssen hohe elektrische Leistungen von einer Energiequelle zu einem Verbraucher übertragen werden. Hierfür werden regelmäßig Hochstromleitungen und Hochstromstecker verwendet, die zum Übertragen von hohen Stromstärken von bis zu 50 A oder mehr eingerichtet sind. Unmittelbar am Motorblock zu verwendende Steckverbinder sind dabei hohen mechanischen Belastungen wie etwa Vibrationen und Schwingungen ausgesetzt, so dass diese Steckverbinder hohen Anforderungen im Hinblick auf Stabilität, Haltbarkeit etc. genügen müssen.
Um zu verhindern, dass im Bereich einer Steckverbindung zwischen einem Steckverbinder und einem Gegensteckverbinder eine bei Vibrationen zu Verschleiß führende Relativbeweglichkeit vorhanden ist, weisen herkömmliche Steckverbinder eine Verriegelungsvorrichtung auf, durch die der Steckverbinder in einer mit dem Gegensteckverbinder verkuppelten Verschlussstellung möglichst fest und unbeweglich bzgl. des Gegensteckverbinders gehalten wird, und durch die ferner ein Abziehen oder Abfallen des Steckverbinders vom Gegensteckverbinder verhindert wird.
Aus der US 7 758 370 B1 ist ein elektrischer Steckverbinder mit Schnellverschluss bekannt, der eine rohrförmige Hülse und ein äußeres rohrförmiges Gehäuse aufweist, das über der rohrförmigen Hülse angeordnet ist, wobei das äußere rohrförmige Gehäuse zwei Öffnungen zur Aufnahme von zwei Erhebungen von der rohrförmigen Hülse aufweist. Ein elastisches Element drückt die rohrförmige Hülse und das äußere rohrförmige Gehäuse mit Vorspannung gegeneinander. Beim Einführen in einen Gegensteckverbinder werden die auslenkbaren Erhebungen radial noch innen gedrückt und rasten in eine Vertiefung in einer Wand des Gegensteckverbinders ein. Eine Bewegung des äußeren rohrförmigen Gehäuses relativ zur rohrförmigen Hülse führt dazu, dass die Erhebungen radial einwärts gedrückt werden, um den elektrischen Steckverbinder zu lösen. In einer alternativen Ausführungsform führt eine Bewegung des äußeren rohrförmigen Gehäuses relativ zur rohrförmigen Hülse dazu, dass die Erhebungen radial nach außen gedrückt werden, um den elektrischen Steckverbinder zu lösen. Ferner ist im Inneren des äußeren rohrförmigen Gehäuses eine Feder angeordnet, die Teil eines Lösemechanismus ist. Zum Lösen des Verbinders vom Gegensteckverbinder wird das äußere rohrförmige Gehäuse entgegen der Vorspannkraft der Feder nach hinten gezogen, wodurch die Erhebungen durch das vordere Ende des Gehäuses nach innen gedrückt werden. Der Steckverbinder kann abgezogen werden. Der Steckverbinder weist kein Gegendruckelement auf, das einem Halteelement derart gegenüberliegt, dass ein Vorsprung des Gegensteckverbinders dazwischen aufnehmbar ist. Durch die Feder wird weder unmittelbar noch mittelbar irgendeine Kraftwirkung zwischen Steckverbinder und Gegensteckverbinder ausgeübt oder verursacht. Die Feder dient einzig und alleine zu dem Zweck, das rohrförmige Gehäuse und einen Körper, der die Erhebungen trägt, unter einem vorgegebenen Abstand zu halten, in dem die Erhebungen nach außen ragen.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass die beschriebene Rastverbindung bei Steckverbindungen, die besonders hohen mechanischen Belastungen und Vibrationen ausgesetzt sind (bspw. Vibrationsklasse 4), zu Verschleiß- und Abnutzungserscheinungen am Steckverbinder führen, die die Haltbarkeit der Steckverbindung verringern können.
In Anbetracht der beschriebenen Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Steckverbinder derart weiterzubilden, dass er auch bei besonders hohen Vibrationen ausgesetzten Steckverbindungen verwendet werden kann, ohne Verschleiß- und Abnutzungserscheinungen zu unterliegen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steckverbindung aus Steckverbinder und Gegensteckverbinder gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßer Steckverbinder weist eine Betätigungsvorrichtung auf, die zum Andrücken des Halteelements und des Gegendruckelements an den dazwischen angeordneten Verriegelungsvorsprung des Gegensteckverbinders eingerichtet ist. Das Halteelement oder das Gegendruckelement werden dabei mittels der Betätigungsvorrichtung von einer Freigabestellung in eine Fixierstellung verstellt, in der das Halteelement und/oder das Gegendruckelement stärker an den Verriegelungsvorsprung angedrückt werden als in der Freigabestellung.
Mit anderen Worten dient die Betätigungsvorrichtung zum Drücken des Halteelements in Richtung auf das Gegendruckelement zum Verringern des Abstands dazwischen und/oder zum Drücken des Gegendruckelements in Richtung auf das Halteelement zum Verringern des Abstands dazwischen. Dadurch können Halteelement und Gegendruckelement beidseitig an den dazwischen angeordneten Verriegelungsvorsprung gedrückt werden und dadurch jegliches Axialspiel aus der Steckverbindung genommen werden.
Anders ausgedrückt dient die Betätigungsvorrichtung zum Verstellen des Halteelements und/oder des Gegendruckelements von einer Freigabestellung mit einem ersten Abstand zwischen dem Halteelement und dem Gegendruckelement in eine Fixierstellung mit einem zweiten Abstand zwischen dem Halteelement und dem Gegendruckelement, der kleiner ist als der erste Abstand, zum Andrücken von Halteelement und Gegendruckelement beidseitig an den Verriegelungsvorsprung.
Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass bei herkömmlichen Rastmechanismen naturgemäß ein kleines axiales Spiel zwischen einem Halteelement in Form eines Rastbügels und dem Verriegelungsvorsprung in der Verschlussstellung vorhanden ist, um ein Einrasten überhaupt zu ermöglichen. Das Halteelement befindet sich nämlich aufgrund der in Steckrichtung gerichteten Verkupplungskraft nach dem Einrasten nicht unmittelbar in Anlage an dem Verriegelungsvorsprung, sondern mit kleinem Abstand dahinter, wobei das durch diesen Abstand bedingte Axialspiel zu den eingangs erwähnten Verschleißerscheinungen bei Vibrationen führt. Erfindungsgemäß ist nun eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen, um dieses naturgemäß zunächst vorhandene Axialspiel durch Verstellung des Halteelements und/oder des diesem gegenüberliegenden Gegendruckelements in die Fixierstellung vollständig zu beseitigen. Durch die Verringerung des Abstands zwischen dem Gegendruckelement und dem Halteelement wird das Halteelement entgegen der Steckrichtung zurück in Anlagekontakt mit dem Verriegelungsvorsprung gedrückt bzw. gezogen, während das Gegendruckelement in Anlage an die entgegengesetzte Seite des Verriegelungsvorsprungs kommt. Mit anderen Worten ist der zweite Abstand in der Fixierstellung so klein eingerichtet, dass der Verriegelungsvorsprung sowohl von dem Halteelement als auch von dem Gegendruckelement kontaktiert wird, und auf diese Weise völlig ohne axiales Spiel zwischen diesen beiden Elementen aufgenommen ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verriegelungsvorrichtung wird also zum einen der Verkupplungsvorgang erleichtert und zum anderen eine starre, völlig spielfreie axiale Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder ermöglicht.
Der zweite axiale Abstand zwischen dem Halteelement und dem Gegendruckelement in der Fixierstellung entspricht vorzugsweise der axialen Breite des Verriegelungsvorsprungs, so dass der Verriegelungsvorsprung nach dem Verstellen der Betätigungsvorrichtung in die Fixierstellung spielfrei in dem Zwischenraum zwischen Halteelement und Gegendruckelement aufnehmbar ist.
Im Hinblick auf eine benutzerfreundliche und einfache Verstellung in die Fixierstellung und umgekehrt in die Freigabestellung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass das Gegendruckelement als ein verstellbares flexibles Teil, bspw. als Biegeteil, ausgebildet ist und eine Anpressfläche zum Andrücken an einer dem Steckverbinder beim Verkuppeln zugewandten Seite des Verriegelungsvorsprungs mittels der Betätigungsvorrichtung aufweist. Beim Andrücken der Anpressfläche des verstellbaren Biegeteils an den Verriegelungsvorsprung wird ein zu weit in Steckrichtung vorgeschobener Abschnitt des Halteelements, der den Verriegelungsvorsprung übergreift, zurückgezogen, bis er an der entgegengesetzten Seite des Verriegelungsvorsprungs in Anlage kommt. Mit anderen Worten wird das Halteelement und das damit starr verbundene Gehäuse des Steckverbinders so weit entgegen der Steckrichtung zurückgezogen, bis jegliches Axialspiel aus der Steckverbindung genommen ist und Halteelement und Biegeteil beidseitig an den Verriegelungsvorsprung angepresst werden. Der Vorteil eines flexiblen Teils als Gegendruckelement ist ferner, dass es unter einer Vorspannung an den Verriegelungsvorsprung angedrückt werden kann.
Vorteilhafterweise ist dagegen das Halteelement nicht als ein flexibles Teil wie etwa als Biegeteil, sondern als starrer Rastbügel bzw. als starre Rastlasche ausgebildet, die eine Anpressfläche zum Andrücken an einer dem Steckverbinder beim Verkuppeln abgewandten Seite des Verriegelungsvorsprungs aufweist. Die Anpressfläche des Biegeteils liegt der Anpressfläche des Halteelements unter dem ersten Abstand (Freigabestellung) bzw. unter dem zweiten Abstand (Fixierstellung) gegenüber. Ein starr und stabil ausgebildetes Halteelement führt zu einer guten und stabilen Verrastung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder.
Bei einem alternativen Beispiel kann auch das Halteelement ein flexibles Teil wie etwa ein verstellbares Biegeteil aufweisen.
Vorzugsweise ist das Gegendruckelement als das flexible Teil ausgebildet und hat in der Freigabestellung eine erste axiale Abmessung und in der Fixierstellung eine zweite axiale Abmessung, die größer ist als die erste axiale Abmessung. In der Freigabestellung hat das flexible Teil die kürzere axiale Abmessung und ragt somit weniger weit in Richtung auf das Halteelement vor, so dass der Abstand zwischen dem Halteelement und dem vorderen Ende des flexiblen Teils groß ist (erster Abstand). In der Fixierstellung hat das flexible Teil die größere axiale Abmessung und ragt somit weiter in Richtung auf das Halteelement vor, so dass der Abstand zwischen dem Halteelement und dem vorderen Ende des flexiblen Teils klein ist (zweiter Abstand), zum Anpressen an den Verriegelungsvorsprungs des Gegensteckverbinders.
Das flexible Teil kann als Blattfederelement ausgebildet sein, das an seinem freien steckseitigen Ende die Anpressfläche trägt und an seinem dem freien Ende entgegengesetzten hinteren Ende an dem Gehäuse des Steckverbinders fixiert ist. Ein als flexibles Teil bzw. als elastisch verstellbares Biegeteil eingerichtetes Gegendruckelement ist besonders einfach und zuverlässig zum Verändern einer vorgegebenen Anpressspannung mittels der Betätigungsvorrichtung verstellbar.
Unter dem "Abstand" zwischen dem Halteelement und dem Gegendruckelement wird dabei der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Anpressflächen von Halteelement und Gegendruckelement verstanden.
Eine axiale Längenänderung des Biegeteils ist dadurch bereitstellbar, dass das Biegeteil in der Freigabestellung weiter radial nach außen vorragt als in der Fixierstellung. Die in der Freigabestellung radial verlaufende Erstreckungskomponente des Biegeteils kann mittels der Betätigungsvorrichtung zumindest teilweise in eine axial verlaufende Erstreckungskomponente umgebogen werden, wobei das Biegeteil in der Fixierstellung elastisch vorgespannt ist. Vorzugsweise ist das Biegeteils in Form einer unter einem Bogen verlaufenden Blattfeder ausgebildet, wobei der sich in einer Längsschnittebene radial erstreckende Bogen in der Freigabestellung stärker ausgebildet ist als in der Fixierstellung, in der das Biegeteil flachgedrückt ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Biegeteil derart eingerichtet, dass es mittels der Betätigungsvorrichtung von einer radial nach außen gebogenen Stellung in eine flachere und axial langgestrecktere Stellung (Fixierstellung) drückbar ist.
Dazu weist die Betätigungsvorrichtung vorzugsweise einen in axialer Richtung relativ zu der Verriegelungsvorrichtung verschiebbaren Betätigungsabschnitt auf, der zum Verstellen in die Fixierstellung in Richtung auf steckseitige Ende des Steckverbinders und/oder zum Verstellen in die Freigabestellung in entgegengesetzter Richtung (von dem Gegensteckverbinder weg) geschoben wird oder umgekehrt. Durch das Verschieben des Betätigungsabschnitts in Richtung des steckseitigen Endes des Steckverbinders kann das Biegeelement gegen den Verriegelungsvorsprung des Gegensteckverbinders elastisch vorgespannt werden. Durch das Verschieben des Betätigungsabschnitts zurück in die Ausgangsstellung kann die Vorspannung des Biegeelement wiederum gelöst werden, wodurch sich das Biegeelement selbsttätig in eine entspannte Stellung zurückzieht, in es weniger stark gegen den Verriegelungsvorsprung des Gegensteckverbinders drückt.
Eine besonders einfache und benutzerfreundliche Betätigung des Betätigungsabschnitts ist dadurch möglich, dass der Betätigungsabschnitt ein Hülsenteil ist, das ein Gehäuse des Steckverbinders zumindest abschnittsweise bevorzugt vollständig umläuft. Bspw. ist der Betätigungsabschnitt als eine das Steckverbindergehäuse umlaufende, axial verschieblich eingerichtete Kunststoffhülse ausgebildet, die dem Benutzer eine besonders hohe Greiffläche bietet. Zum Verstellen in die Fixierstellung ist der Betätigungsabschnitt vorzugsweise zumindest abschnittsweise über das Biegeteil hinweg verschiebbar, wobei das Biegeteil dabei von einer nach außen gebogenen Lage in die axial langgestreckte Fixierstellung drückbar ist. Ein Hülsenteil bietet den weiteren Vorteil einer hohen Steifheit und Festigkeit, so dass ein selbsttätiges radiales Auslenken oder Ausweichen des vorgespannten Biegeteils zuverlässig verhindert ist, wenn das Hülsenteil radial außen daran anliegt und dieses nach innen drückt.
Im Hinblick auf eine zuverlässige Sicherung des mit dem Gegensteckverbinder verkuppelten Steckverbinders in der Fixierstellung weist die Betätigungsvorrichtung vorzugsweise einen Haltemechanismus wie etwa einen Rastmechanismus zum Fixieren des Steckverbinders in der Fixierstellung auf. Der Rastmechanismus führt bspw. zu einer automatischen Verrastung des Hülsenteils nach dessen axialer Verschiebung in Richtung auf den Gegensteckverbinder, sobald das Gegendruckelement in die Fixierstellung verstellt ist. Der Rastmechanismus kann durch das formschlüssige Zusammenwirken von Rastlaschen und Rastvorsprüngen gebildet sein, die zum einen an der axial verschieblichen Betätigungsvorrichtung und zum anderen an einem axial feststehenden Gehäuse des Steckverbinders vorgesehen sind.
Der Haltemechanismus kann zum Zurückstellen der Betätigungsvorrichtung in die Freigabestellung händisch gelöst werden, bspw. durch Betätigung einer oder mehrerer Freigabeabschnitte, die an dem Hülsenteil vorgesehen sein können.
Bekannte Hochstromstecker weisen regemäßig Steckverbinder-Positionssicherungen ("CPA": connector position assurance) auf, die erst dann betätigt werden können, wenn der Steckverbinder in seiner endgültigen Lage bzgl. des Gegensteckverbinders angeordnet ist. Falls eine Betätigung der CPA nicht möglich ist, erhält der Monteur des Steckverbinders die Information, dass der Verkupplungsvorgang unvollständig ist und der Steckverbinder nicht in seiner endgültigen Verschlussstellung angeordnet ist. Hierdurch soll die Freigabe von Stromflüssen durch mangelhaft verkuppelte Steckverbindungen verhindert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Steckverbinder kann eine solche Steckverbinder-Positionssicherung (CPA) dadurch bereitgestellt werden, dass das Halteelement im Verlauf des Verkuppelns mit dem Gegensteckverbinder zumindest abschnittsweise radial nach außen auslenkbar eingerichtet ist, wobei die Betätigungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass sie nur dann in die Fixierstellung verstellbar ist, wenn das Halteelement nicht radial ausgelenkt ist. Die Auslenkung des Halteelement radial nach außen im Verlauf des Verkupplungsvorgangs kann dadurch erfolgen, dass das Halteelement durch schräge Führungsflächen des Gegensteckverbinders nach außen gedrängt wird, bis es hinter dem Verriegelungsvorsprung radial nach innen einrastet. Die axial verschieblich eingerichtete Betätigungsvorrichtung schlägt an einem radial ausgelenkten Halteelement an, das noch nicht zurückgerastet ist, und kann nicht in die Fixierstellung geschoben werden. Durch diesen Anschlag erhält der Monteur des Steckverbinders die Information, dass sich der Steckverbinder noch nicht in der endgültigen Verschlussstellung befindet. Andererseits kann eine radiale Auslenkung des Halteelements über den Verriegelungsvorsprung hinweg dadurch verhindert werden, dass die Betätigungsvorrichtung in der Fixierstellung außen daran anliegt.
Diese CPA ist besonders wirksam, wenn die Betätigungsvorrichtung als axial verschiebliches, umlaufendes Hülsenteil ausgebildet ist, das eine Öffnung wie etwa ein Fenster aufweist, durch das das Halteelement nur dann radial nach außen auslenkbar ist, wenn sich die Betätigungsvorrichtung in der Freigabestellung befindet. Wenn sich dagegen die Betätigungsvorrichtung in der Fixierstellung befindet, ist das Halteelement zumindest abschnittsweise nicht auf axialer Höhe der Öffnung, sondern auf axialer Höhe der geschlossenen Hülsenteilwand angeordnet, die eine radiale Auslenkung des Halteelements verhindert.
Die Entkupplung eines Steckverbinders von dem Gegensteckverbinder kann dadurch vereinfacht werden, dass die Betätigungsvorrichtung einen Greifabschnitt zum radialen Auslenken des Halteelements beim Verstellen von der Fixierstellung in die Freigabestellung aufweist, um dieses beim Entkuppeln über den Verriegelungsvorsprung zu heben. Mit anderen Worten wird durch eine Verstellung der Betätigungsvorrichtung von der Fixierstellung in die Freigabestellung nicht nur das Gegendruckelement von dem Verriegelungsvorsprung gelöst, sondern auch das den Verriegelungsvorsprung hintergreifende Halteelement angehoben, so dass der Steckverbinder auf einfache und benutzerfreundliche Weise durch bloße Verstellung der Betätigungsvorrichtung in die Freigabestellung vom Gegensteckverbinder abgezogen werden kann. Das Halteelement kann zu diesem Zweck eine Hebelfläche wie etwa eine Schrägfläche aufweisen, die den Angriff und das Anheben durch den Greifabschnitt der Betätigungsvorrichtung ermöglicht.
Der erfindungsgemäße Steckverbinder weist vorzugsweise zumindest einen oder mehrere Innenleiter zur Stromführung, bevorzugt einen den Innenleiter umlaufenden Außenleiter wie etwa eine Schirmung und zusätzlich ein Steckverbindergehäuse auf, das die Verriegelungsvorrichtung aufweist.
An dem Gehäuse können eine oder mehrere Dichtungselemente wie etwa Silikonoder Gummiteile zur Anlage an einer Dichtfläche des Gegensteckverbinders vorgesehen sein, um eine wasser- oder gasdichte Steckverbindung zu gewährleisten.
Das Gehäuse des Steckverbinders wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von der Betätigungsvorrichtung zumindest abschnittsweise hülsenartig umlaufen.
Im Hinblick auf eine besonders stabile und dauerhafte Steckverbindung zwischen dem erfindungsgemäßen Steckverbinder und einem komplementären Gegensteckverbinder hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zwei oder mehr Verriegelungsvorrichtungen an zwei einander entgegengesetzten Seiten des Steckverbinders vorzusehen (vorzugsweise um 180° in Umfangsrichtung versetzt), deren Halteelemente oder Gegendruckelemente durch eine einzige Betätigungsvorrichtung wie etwa ein umlaufendes Hülsenteil verstellbar sind.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung eine Steckverbindung, umfassend einen erfindungsgemäßen Steckverbinder und einen komplementären Gegensteckverbinder zum Verkuppeln mit dem Steckverbinder. Der Steckverbinder kann die oben beschriebenen Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination aufweisen, wobei diese Merkmale zur Vermeidung von Wiederholungen nicht erneut beschrieben werden.
Der Gegensteckverbinder weist zumindest einen radial nach außen vorstehenden Verriegelungsvorsprung auf, der in der Verschlussstellung zwischen dem Halteelement und dem Gegendruckelement des Steckverbinders aufnehmbar ist.
Durch Verstellen des Gegendruckelements in die Fixierstellung wird eine Anpressfläche des Gegendruckelements derart gegen den Verriegelungsvorsprungs gepresst, dass das dem Gegendruckelement gegenüberliegende und den Verriegelungsvorsprung übergreifende Halteelement zurück in Anlage an die andere Seite des Verriegelungsvorsprungs gezogen wird. Damit entspricht der Abstand zwischen dem Halteelement und dem Gegendruckelement in der Fixierstellung exakt der axialen Abmessung des Verriegelungsvorsprungs (zweiter Abstand).
Ferner umfasst der Gegensteckverbinder zumindest einen Innenleiter zum elektrischen Kontaktieren des Innenleiters des Steckverbinders in der Verschlussstellung, vorzugsweise einen den Innenleiter umlaufenden Außenleiter wie etwa eine Schirmung und zusätzlich ein Gehäuse, von dem ausgehend der Verriegelungsvorsprung radial nach außen vorstehen kann. Das Gehäuse kann eine zylindermantelförmige Wand aufweisen, die in der Verschlussstellung dichtend an einem Dichtungselement des Steckverbinders anliegt.
Um eine wirksame CPA bereitzustellen, hat der Gegensteckverbinder zumindest eine sich zu dem Verriegelungsvorsprung erstreckende Schrägfläche zum radialen Auslenken des Halteelements beim Verkuppeln, um dieses in die den Verriegelungsvorsprung hintergreifende Lage zu führen. Wenn sich das Halteelement im Verlauf des Verkupplungsvorgangs axial auf Höhe der Schrägfläche befindet und radial nach außen ausgelenkt ist, kann das Betätigungselement nicht axial in Richtung auf den Gegensteckverbinder in die Fixierstellung geschoben werden, da es an dem radial ausgelenkten Halteelement anschlägt. Erst nach dem Einrasten des Halteelements hinter dem Verriegelungsvorsprung ist eine axiale Verschiebung der Betätigungsvorrichtung möglich.
Im Hinblick auf eine Vereinfachung des Verkupplungsvorgangs hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Gegensteckverbinder zumindest einen sich axial erstreckenden Führungsvorsprung und der Steckverbinder zumindest eine komplementäre Führungsnut aufweist oder umgekehrt, so dass der Steckverbinder nur in einer korrekten Drehlage in den Gegensteckverbinder einführbar ist, in der die Führungsvorsprünge in die Führungsnuten eingreifen.
In der nun folgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, auf die hinsichtlich erfindungswesentlicher und in der Beschreibung nicht näher herausgestellter Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Dabei zeigt:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Steckverbinder in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2: einen erfindungsgemäßen Steckverbinder in einer teilweise im Längsschnitt dargestellten Seitenansicht,
Fig. 3a bis 3c: Schritte beim Verkuppeln des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Steckverbinders mit einem Gegensteckverbinder zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Steckverbindung, und
Fig. 4: eine Teilansicht der in Fig. 3c gezeigten Steckverbindung im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders 100 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Fig. 2 zeigt den Steckverbinder 100 in einer Längsschnittansicht. Der Steckverbinder 100 ist ein Hochstromstecker, der am vorderen Ende eines Kabels 300 zur Übertragung von hohen Strömen angebracht ist. Der Steckverbinder 100 ist zum Verkuppeln mit einem komplementären Gegensteckverbinder 200 in Form einer Hochstrombuchse eingerichtet ist, wie sie in Fig. 3a links dargestellt ist.
Der Steckverbinder weist zwei Innenleiter 5 zur Stromführung, einen die Innenleiter 5 umlaufenden Außenleiter 6 mit einem Federkorb und ein zumindest abschnittsweise dazwischen angeordnetes Dielektrikum in Form eines Isolierteils auf. Die Innenleiter 5 sind auf Innenleiter des Kabels 300 gecrimpt, und der Außenleiter 6 ist mit einem Außenleiter des Kabels vercrimpt. Ferner weist der Steckverbinder 100 ein Gehäuse 7 auf, das als Kunststoffbauteil ausgebildet ist und das vordere Ende des Kabels 300 sowie den Außenleiter 6 des Steckverbinders zumindest abschnittsweise umläuft.
Zwischen dem Steckverbindergehäuse 7 und einem Kabelmantel ist ein Dichtungsteil zur Abdichtung angeordnet.
Der Steckverbinder 100 ist zur Verkupplung in einer Steckrichtung X axial auf ein Gehäuseteil 205 des Gegensteckverbinders 200 aufschiebbar. Dabei kommt ein zweites Dichtungsteil 310 des Steckverbinders in dichtende Anlage an das Gehäuseteil 205 des Gegensteckverbinders 200.
Der Steckverbinder 100 weist eine Verriegelungsvorrichtung 20 zum spielfreien axialen Fixieren des Steckverbinders bzgl. des Gegensteckverbinders in der Verschlussstellung auf. Die Verriegelungsvorrichtung 20 umfasst zum einen ein Halteelement 22 in Form eines Rastbügels zum axialen Hintergreifen eines Verriegelungsvorsprungs 202 des Gegensteckverbinders 200 und zum anderen ein Gegendruckelement 24 mit einer biegsamen Blattfeder 26, die dem Halteelement 22 gegenüberliegt. Zwischen einer Anpressfläche des Halteelements 22 und einer Anpressfläche des Gegendruckelements 24 ist ein Zwischenraum zur Aufnahme des Verriegelungsvorsprungs 202 des Gegensteckverbinders gebildet. Dieser Zwischenraum hat in der in Fig. 2 dargestellten Freigabestellung I eine axiale Abmessung (erster Abstand A1).
Wie in Fig. 4 angedeutet ist, entsteht, wenn das Halteelement 22 beim Aufschieben auf den Gegensteckverbinder 200 hinter dem Verriegelungsvorsprung 202 zurückrastet, ein kleiner Zwischenraum zwischen dem Halteelement 22 und dem Verriegelungsvorsprung 202. Mit anderen Worten liegt das Halteelement 22 nach dem Zurückrasten nicht unmittelbar an dem Verriegelungsvorsprung 202 an. Dieses Axialspiel kann mittels einer Betätigungsvorrichtung 30 beseitigt werden.
Mittels der Betätigungsvorrichtung 30 ist das Gegendruckelement 24 in eine Fixierstellung II verstellbar (siehe Fig. 4), in der es an den Verriegelungsvorsprung 202 angedrückt wird. Dadurch wird das als starrer Rastbügel ausgebildete Halteelement 22 zurück in unmittelbare Anlage an die entgegengesetzte Seite des Verriegelungsvorsprungs gezogen und drückt somit ebenfalls gegen den Verriegelungsvorsprung (siehe Pfeil Y in Fig. 4). Der Verriegelungsabschnitt 202 ist damit spielfrei und unter Vorspannung in dem Zwischenraum zwischen dem Halteelement 22 und dem Gegendruckelement 24 aufgenommen. In der Fixierstellung entspricht der Abstand zwischen dem Halteelement 22 und dem Gegendruckelement 24 der axialen Abmessung des Verriegelungsvorsprungs 202 (zweiter Abstand A2) und ist damit kleiner als der erste Abstand A1 in der Freigabestellung.
Das Gegendruckelement 24 weist die unter einem Bogen verlaufende Blattfeder 26 auf, deren vorderes freies Ende die Anpressfläche aufweist und deren entgegengesetztes hinteres Ende an dem Gehäuse 7 angebracht ist. Bei Einwirkung einer axialen Druckkraft auf einen schräg radial nach außen verlaufenden Bereich der Blattfeder wird diese in eine flachere und langgestrecktere Stellung gedrückt, in der sie weiter in Richtung auf das Halteelement 22 vorragt als in der bogenartig gekrümmten, entspannten Ausgangsstellung.
Die Betätigungsvorrichtung 30 ist als das Gehäuse 7 des Steckverbinders umlaufendes Hülsenteil 32 eingerichtet, das axial verschieblich an dem Gehäuse gehalten ist. Eine Verschiebung des Hülsenteils 32 in Richtung X auf den Gegensteckverbinder führt dazu, dass ein Randabschnitt des Hülsenteils 32 axial gegen die Blattfeder 26 drückt und diese, wie im vorhergehenden Absatz beschrieben, nach vorne in Richtung auf das Halteelement 22 bzw. in Richtung auf den Verriegelungsvorsprung 202 drückt (siehe Fig. 4).
In Fig. 3b befinden sich das Hülsenteil 32 und die Blattfeder 26 in der Freigabestellung I, und in Fig. 3c wurde das Hülsenteil 32 in Richtung X axial verschoben, bis es an einem Anschlag des Gegensteckverbinders anschlägt. In dieser Fixierstellung II wird die Blattfeder 26 von einem außen daran anliegenden Wandabschnitt des Hülsenteils 32 in die beschriebene flache Lage gedrückt.
Die Betätigungsvorrichtung 30 weist einen Rastmechanismus 35 auf, der nach der Verstellung in die Fixierstellung II automatisch zu einer axialen Fixierung der Betätigungsvorrichtung 30 führt. Der Rastmechanismus 35 kann durch Druck auf zwei Greiflaschen wieder gelöst werden, wodurch die Betätigungsvorrichtung zurück in die Freigabestellung gezogen werden kann.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist der Steckverbinder zwei um 180° versetzt am Gehäuse 7 vorgesehene Verriegelungsvorrichtungen 20 auf, wobei die Gegendruckelemente 24 der beiden Verriegelungsvorrichtungen 20 mittels der als Hülsenteil 32 ausgebildeten Betätigungsvorrichtung 30 gleichzeitig verstellbar sind.
Im Folgenden wird die an der erfindungsgemäßen Steckverbindung vorgesehene "connector position assurance" CPA erläutert:
Wie in Fig. 3a dargestellt ist, weist das Gehäuse 205 des Gegensteckverbinders 200 Schrägflächen 204 auf, die das Halteelement 22 des Steckverbinders beim Verkuppeln radial nach außen auslenken, bis dieses hinter dem Verriegelungsvorsprung 202 einrastet und diesen hintergreift. Wenn das Halteelement 22 radial ausgelenkt ist und sich noch nicht in seiner Endposition hinter dem Verriegelungsvorsprung 202 befindet, es ist nicht möglich, das Hülsenteil 32 in Steckrichtung X axial zu verschieben, da es durch das ausgelenkte Halteelement 22 behindert wird. Ein Verschieben des Hülsenteils 32 in die in Fig. 3c gezeigte Fixierstellung II ist erst dann möglich, wenn das Halteelement in die korrekte Endlage eingerastet ist. Andererseits wird eine radiale Auslenkung des Halteelements 22 aufgrund der in der Fixierstellung II eng außen daran angeordneten Hülsenteilwand verhindert, so dass der Verrastungsmechanismus gegen ein versehentliches Lösen gesichert ist.
Am Gegensteckverbinder angeordnete Führungsvorsprünge 206, denen jeweils eine komplementäre Führungsnut des Steckverbinders zugeordnet ist, stellen sicher, dass der Steckverbinder beim Verkuppeln in einer korrekten Drehlage angeordnet ist.
Die Figuren 3a bis 3c zeigen drei Schritte beim Verkuppeln des Steckverbinders 100 mit dem Gegensteckverbinder 200 zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Steckverbindung:
Fig. 3a zeigt den Steckverbinder 100 und den diesem gegenüberliegenden Gegensteckverbinder 200 vor dem Verkuppeln.
Fig. 3b zeigt den auf den Gegensteckverbinder 200 aufgeschobenen Steckverbinder 100, wobei das Halteelement 22 den Verriegelungsvorsprung 202 des Gegensteckverbinders 200 bereits hintergreift und ein Abziehen des Steckverbinders dadurch verhindert ist. Allerdings ist noch ein axiales Spiel zwischen dem Halteelement 22, dem Verriegelungsvorsprung 202 und/oder dem Gegendruckelement 24 vorhanden. Die Betätigungsvorrichtung befindet sich in der Freigabestellung I, in der das Gegendruckelement 202 zwar ggf. bereits an dem Verriegelungsvorsprung 202 anliegt, jedoch nicht mittels der Betätigungsvorrichtung unter Kraft dagegen gepresst wird.
Fig. 3c zeigt die Betätigungsvorrichtung 30 nach deren Verstellung in die Fixierstellung II. Das Halteelement 22 und das Gegendruckelement 24 sind spielfrei an den Verriegelungsvorsprung 202 angedrückt. Das Gegendruckelement 24 wird dabei von einem Wandabschnitt des Hülsenteils 32 zumindest abschnittsweise in einer flachen, an den Verriegelungsvorsprung 202 angedrückten Lage gehalten. Der Rastmechanismus 35 verhindert eine axiale Verstellung des Hülsenteils 32 zurück in die Freigabestellung I.

Claims

Steckverbindung umfassend einen Steckverbinder (100) und einen komplementären Gegensteckverbinder (200) zum Verkuppeln mit dem Steckverbinder, insbesondere Hochstromsteckverbindung, wobei der Steckverbinder eine Verriegelungsvorrichtung (20) zum spielfreien axialen Fixieren des Steckverbinders bezüglich des Gegensteckverbinders (200) in einer mit dem Gegensteckverbinder verkuppelten Verschlussstellung aufweist, wobei die Verriegelungsvorrichtung (20) aufweist:
ein Halteelement (22) wie etwa einen Rastbügel zum axialen Hintergreifen eines Verriegelungsvorsprungs (202) des Gegensteckverbinders in der Verschlussstellung,

gekennzeichnet durch ein Gegendruckelement (24), das dem Halteelement (22) derart gegenüberliegt, dass der Verriegelungsvorsprung (202) in der Verschlussstellung zwischen dem Halteelement (22) und dem Gegendruckelement (24) aufnehmbar ist, und durch eine Betätigungsvorrichtung (30) zum Andrücken von Halteelement (22) und Gegendruckelement (24) an den Verriegelungsvorsprung (202) in einer Fixierstellung (II).
Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (22) oder das Gegendruckelement (24) mittels der Betätigungsvorrichtung (30) von einer Freigabestellung (I) mit einem ersten Abstand (A1) zwischen dem Halteelement (22) und dem Gegendruckelement (24) in die Fixierstellung (II) mit einem zweiten Abstand (A2) zwischen dem Halteelement und dem Gegendruckelement verstellbar ist, der kleiner ist als der erste Abstand.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegendruckelement (24) ein flexibles Teil (26) mit einer Anpressfläche zum Andrücken an einer dem Steckverbinder beim Verkuppeln zugewandten Seite des Verriegelungsvorsprungs (202) aufweist, und dass das Halteelement (22) als starrer Rastbügel ausgebildet ist und eine Anpressfläche zum Andrücken an eine dem Steckverbinder beim Verkuppeln abgewandte Seite des Verriegelungsvorsprungs (202) aufweist.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegendruckelement (24) ein flexibles Teil wie etwa ein Biegeteil (26) aufweist, das in der Freigabestellung (I) eine erste axiale Abmessung und in der Fixierstellung (II) eine zweite axiale Abmessung hat, die größer ist als die erste axiale Abmessung.
Steckverbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Teil (26) in der Freigabestellung (I) weiter radial nach außen vorragt als in der Fixierstellung (II) und vorzugsweise in Form einer unter einem Bogen verlaufenden Blattfeder ausgebildet ist.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Teil (26) mittels der Betätigungsvorrichtung (30) von einer radial nach außen gebogenen Freigabestellung in eine flachere Fixierstellung gedrückt werden kann.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (30) einen in axialer Richtung (X) relativ zu der Verriegelungsvorrichtung (20) verschiebbaren Betätigungsabschnitt aufweist, der zum Verstellen in die Fixierstellung (II) in Richtung auf den Gegensteckverbinder (200) und zum Verstellen in die Freigabestellung (I) von dem Gegensteckverbinder (200) weg schiebbar ist oder umgekehrt.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (30) ein axial verschieblich eingerichtetes Hülsenteil (32) aufweist, das ein Gehäuse des Steckverbinders zumindest abschnittsweise bevorzugt vollständig umläuft.
Steckverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (30) zumindest abschnittsweise über das flexible Teil (26) hinweg axial verschiebbar ist und dieses dabei in die flache, gegen den Verriegelungsvorsprung (202) vorgespannte Fixierstellung (II) drückt.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (30) mittels eines Haltemechanismus (35) wie etwa mittels Rastlaschen in der Fixierstellung (II) lösbar fixierbar ist.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (22) im Verlauf des Verkuppelns mit dem Gegensteckverbinder (200) zumindest abschnittsweise radial nach außen auslenkbar eingerichtet ist, wobei die Betätigungsvorrichtung (30) derart eingerichtet ist, dass sie nur dann in die Fixierstellung (II) verstellbar ist, wenn das Halteelement (22) nicht radial ausgelenkt ist.
Steckverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (30) einen Greifabschnitt (27) zum radialen Auslenken des Halteelements (22) beim Verstellen von der Fixierstellung (II) in die Freigabestellung (I) aufweist, um dieses beim Entkuppeln über den Verriegelungsvorsprung zu heben.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen Innenleiter (5) zur Stromführung, einen den Innenleiter umlaufenden Außenleiter (6) wie etwa eine Schirmung und ein Steckverbindergehäuse (7), das die Verriegelungsvorrichtung (20) aufweist und von der Betätigungsvorrichtung (30) hülsenartig umlaufen wird.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Verriegelungsvorrichtungen (20) an zwei einander entgegengesetzten Seiten des Steckverbinders, deren Halteelemente (22) oder Gegendruckelemente (24) mittels der Betätigungsvorrichtung (30) verstellbar sind.
Steckverbindung, umfassend einen Steckverbinder (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen komplementären Gegensteckverbinder (200) zum Verkuppeln mit dem Steckverbinder, wobei der Gegensteckverbinder zumindest einen radial nach außen vorstehenden Verriegelungsvorsprung (202) zur Aufnahme zwischen dem Halteelement (22) und dem Gegendruckelement (24) des Steckverbinders in der Verschlussstellung aufweist.
Steckverbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegensteckverbinder (200) zumindest eine sich zu dem Verriegelungsvorsprung (202) erstreckende Schrägfläche (204) zum radialen Auslenken des Halteelements (22) beim Verkuppeln aufweist, um dieses in die den Verriegelungsvorsprung (202) hintergreifende Lage zu führen.