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Die
Erfindung betrifft ein Steckverbindersystem mit einem Stecker und
einem Gegenstecker, der eine Kontakthalterung aufweist, wobei der
Stecker und die Kontakthalterung jeweils komplementäre Steckgesichter
aufweisen. Die Erfindung findet überall
dort Anwendung, wo mit geringer Einsteckkraft das Steckverbindersystem
verbunden werden kann. Ein besonderer Anwendungsbereich liegt in
der Automobilindustrie bei "fliegenden", d.h. freiliegenden Kupplungen,
beispielsweise an Kabelbäumen
im Fahrgastraum. Ein weiterer Anwendungsbereich ist der Anschluß für Geräte, wobei
der Stecker an einem elektrischen Gerät, beispielsweise einem Generator, angeformt
ist, auf den der Gegenstecker aufgesetzt wird.
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Es
sind Steckverbindersysteme bekannt, die unter anderem in der Automobilindustrie
verwendet werden und üblicherweise
mehrpolig ausgebildet sind. Bei diesen Steckverbindersystemen muß das Steckgesicht
eines Steckers auf ein komplementäres Gesicht aufgesteckt werden,
wobei der Stecker und der komplementäre Stecker jeweils eine Vielzahl
von Kontaktstiften bzw. Kontaktbuchsen aufweisen können. Für ein vollständiges Zusammenstecken
dieser Steckverbindersysteme ist normalerweise ein erhöhter Kraftaufwand
notwendig, um die Kontaktstifte in die jeweils dafür vorgesehenen
Kontaktbuchsen einzuführen.
Durch diesen erhöhten
Kraftaufwand kann es beispielsweise bei schwer zugänglichen
Steckverbindersystemen schwierig sein, diese miteinander zu verbinden.
Ebenso kann bei dem erhöhten
Kraftaufwand das Steckverbindersystem beschädigt werden, wenn die beiden
Steckgesichter nicht genau aufeinander aufgesetzt werden.
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Die
DE-A-197 56 494 beschreibt ein Steckverbindungssystem, das eine
unvollständige
Verbindung verhindert und hierfür
ein elastisches Bauteil umfaßt,
das in einem Gehäuse
des einen von zwei Steckverbinderteilen vorgesehen ist, wobei eine Rückstellkraft
des elastischen Bauteils verhindert, daß die genannten zwei Steckverbinder
nur halb ineinandergesteckt werden. Weiterhin ist ein Steckverbinder
offenbart, bei dem ein erstes Steckergehäuse einen Rahmen und eine Kontakthalterung
aufweist, wobei der Rahmen und die Kontakthalterung über Federn
verbunden sind. Wird dieses Steckergehäuse auf ein Gegengehäuse aufgesteckt,
wird der Rahmen durch den Gegenstecker entgegen der Federkraft nach
hinten gedrückt,
wobei die Federn die Kontakthalterung bei einer nicht geglückten Kontaktierung
nach hinten entgegen der Steckrichtung hinausdrücken. Dies hat den Nachteil,
daß die
Verbindung der beiden Steckergehäuse
entgegen der Fe derkraft erfolgt, so daß ein erhöhter Kraftaufwand notwendig ist.
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DE 196 20 177 A1 beschreibt
einen elektrischen Stecker, der sich ab einer bestimmten Stellung selbsttätig zusammenfügt, wobei
eine Feder beim Zusammenstecken der beiden Steckerhälften ein Teilgehäuse der
einen Steckerhälfte
durch die Federkraft in die zweite Steckerhälfte schiebt.
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US 5 376 014 beschreibt
ein Steckverbindersystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1,
wobei der Gegenstecker eine durch eine Feder vorgespannte Kontakthalterung
mit Rastarmen arretiert, wobei die Rastarme an zwei gegenüberliegenden
Seiten der im wesentlichen quadratischen Mantelfläche des
Gegensteckers liegen. An den verbleibenden beiden gegenüberliegenden
Seiten der Mantelfläche
sind Verriegelungsarme angeordnet, mit denen der Gegenstecker mit
dem komplementären
Stecker verriegelt wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Steckverbindersystem
derart zu verbessern, daß es
auf einfache Weise betätigt
und verriegelt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Steckverbindersystem nach Anspruch 1 gelöst. Die Kontakthalterung des
Gegensteckers spannt mindestens ein Federelement vor und wird durch Rastarme
in einer Montagestellung gehalten, wobei Stecker und Gegenstecker
zuerst aneinandergekoppelt werden und bei weiterem Einführen die
Rastarme durch eine am Stecker angeordnete Entriegelungsvorrichtung
von der Kontakthalterung des Gegensteckers gelöst werden, wodurch das Steckgesicht
durch Federkraft vollständig
mit dem komplementären
Steckgesicht des Steckers in Eingriff gebracht wird.
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Stecker
und Gegenstecker können
somit durch einen einfachen Verriegelungsmechanismus aneinandergekoppelt
werden, ohne daß ein
erhöhter Kraftaufwand
hierfür
notwendig ist. Beim weiteren Einführen des Steckers in den Gegenstecker
wird die Kontakthalterung des Gegensteckers gelöst und schiebt sich nur durch
Federkraft ohne Kraftaufwendung einer Bedienungsperson auf das komplementäre Steckgesicht,
wodurch eine einfache und sichere Verbindung des Steckverbindersystems
erreicht wurde.
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Durch
die Federkraft des Federelements werden komplementäre Kontakte
des Steckverbindersystems vorzugsweise miteinander in Eingriff gebracht,
so daß die
elektrische Verbindung zwischen dem Stecker und dem Gegenstecker
erfolgt ist.
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Das
Federelement kann zwischen einer Gehäuserückwand des Gegensteckers und
einer an der Kontakthalterung ausgebilde ten Auflagefläche eingespannt
sein. Ebenso kann die Kontakthalterung vorgespannt durch vier Federelemente
durch die Rastarme in Montageposition gehalten werden, wobei an jedem
Eck der rechteckförmig
ausgebildeten Kontakthalterung ein Federelement vorgesehen ist. Durch
diese vorzugsweise vier Federelemente können auch größere Einschubkräfte überwunden
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Federelemente
jeweils an einem Eck angeordnet, wodurch das Steckgesicht gleichmäßig parallel
zur Einführrichtung
auf das komplementäre
Steckgesicht geschoben wird. Hierdurch wird vermieden, daß die eventuell
vorhandenen Kontaktstifte beim Einführen schräg in die Kontaktbuchsen eingeführt werden
und sich somit verbiegen. Es kann jedoch je nach Anwendungsbereich
jede andere beliebige Anzahl von Federelementen verwendet werden.
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Die
Entriegelungsvorrichtung zur Entriegelung des Steckgesichts ist
vorzugsweise schenkelförmig
ausgebildet, erstreckt sich parallel zur Steckachse und ist am freien
Ende abgeflacht. Die Rastarme, die das Federelement in der Montagestellung
halten, weisen jeweils einen Rasthaken auf, der eine an der Kontakthalterung
des Gegensteckers ausgebildete Schulter hintergreift. Beim Einführen des
Gegensteckers in den Stecker hebt die Entriegelungseinrichtung den
Rasthaken von der Schulter ab, wodurch die Kontakthalterung freigegeben
wird und durch die Federkraft der vorgespannten Federelemente in Richtung
des komplementären
Steckgesichts geschoben wird. Natürlich ist auch jeder anders
gebildete Mechanismus zum Entriegeln der Rasthaken möglich.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Kontakthalterung für
jede Entriegelungsvorrichtung an ihrer Mantelfläche eine Nut auf, in die die
Entriegelungsvorrichtung eingeführt
wird, wenn das Steckgesicht auf das komplementä re Steckgesicht geschoben wird.
Die Entriegelungsvorrichtung gleitet entlang der Nut an der Kontakthalterung
entlang, während
sich das Steckgesicht des Gegensteckers in Richtung des komplementären Steckgesichts
des Steckers bewegt. Hierdurch wird die Kontakthalterung bei ihrer
Bewegung geführt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Stecker Führungswände auf,
die die Kontakthalterung ebenso bei ihrer Bewegung in Richtung des komplementären Steckgesichts
führen.
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Weiterhin
kann die Kontakthalterung über
ein Langloch in der Außenseite
des Gegensteckers mit einem Betätigungselement
verbunden sein, mit dem die Kontakthalterung bei gelöster Steckverbindung entgegen
der Steckrichtung verschoben und wieder in Montageposition verrastet
werden kann. Wenn die Steckverbindung gelöst wurde, befindet sich das Steckgesicht
des Gegensteckers durch die Federkraft in einer Endstellung, in
der es normalerweise mit dem komplementären Steckgesicht zusammengefügt ist.
Zur Wiederverwendung des Steckverbindersystems kann nun die Kontakthalterung
des Gegensteckers durch das Betätigungselement
entgegen der Steckrichtung und entgegen der Federkraft wieder in
die Montagestellung gebracht werden.
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Weiterhin
kann der Gegenstecker Verriegelungsarme aufweisen, durch die der
Stecker beim Einführen
an den Gegenstekker gekoppelt wird. Die Verriegelungsarme weisen
vorzugsweise eine Schulter auf, die eine in der Mantelfläche des
Steckers ausgebildete Aussparung hintergreift. Hierdurch wird der
Stecker mit dem Gegenstecker verbunden, bevor die Entriegelungsvorrichtung
die Rastarme vom Steckgesicht löst,
wodurch verhindert wird, daß der Stecker
und der Gegenstecker durch die Federkraft auseinanderbewegt werden.
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Im
folgenden werden beispielhaft Ausführungsformen der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 den
Stecker und den Gegenstecker in perspektivischer Ansicht,
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2a und 2b den
Stecker und die Entriegelungsvorrichtungen mit ihren Steckgesichtern
in einer schrägen
Draufsicht,
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die 3a und 3b einen
Schnitt durch das Steckverbindersystem vor dem Lösen des Steckgesichts in der
Montagestellung bzw. das Steckverbindersystem, nachdem das Steckgesicht
durch die Entriegelungsvorrichtung gelöst wurde und über das komplementäre Steckgesicht
geglitten ist,
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4 einen
Schnitt in perspektivischer Ansicht durch das erfindungsgemäße Steckverbindersystem,
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5 das
Steckverbindersystem im verbundenen Zustand mit einem Teilschnitt
durch durch die Steckgesichter,
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6 eine
zweite erfindungsgemäße Ausführungsform,
und
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7 die
zweite Ausführungsform
in einem Längsschnitt.
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In 1 sind
ein Stecker 1 und ein Gegenstecker 2 im entkoppelten
Zustand dargestellt. Der Stecker 1 weist eine Mantelfläche 3 auf,
die die Öffnung 4 zur
Aufnahme des Gegensteckers 2 begrenzt. In der Öffnung 4 sind
Entriegelungsvorrichtungen 5 abgebildet, die an ihrem vorderen
Ende 6 eine Abflachung aufweisen. Der Gegenstecker 2 weist
an seiner Außenseite
Verriegelungsarme 7 auf, die auf ihrer Außenseite 8 eine
in Steckrichtung keilförmig
zulaufende Erhebung 9 mit einer Schulter 10 aufweisen.
Die Verriegelungsarme 7 werden beim Einführen des
Gegensteckers 2 in den Stecker 1 in hierfür vorgesehene
Kanäle 11 eingeführt. Die
Mantelfläche 3 weist
bei den U-förmig
ausgebildeten Ka nälen 11 eine
Aussparung 12 auf, in die die Erhebung 9 des Rastarms 7 eingreift.
Um 90° versetzt
zu den Kanälen 11 weist
der Stecker 1 zwei gegenüberliegende Ausbuchtungen 13 auf,
in denen beim Einführen
des Gegensteckers 2 ein Betätigungselement 14 eingreift.
Durch das Betätigungselement 14 kann
eine Kontakthalterung 15 des Gegensteckers 2 parallel zur
Steckrichtung verschoben werden und, wie später erläutert wird, wieder in Montagestellung
vorgespannt werden.
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In 2a ist
die Öffnung 4 des
Gegensteckers perspektivisch abgebildet und zeigt ein komplementäres Steckgesicht 16.
Die in diesem Ausführungsbeispiel
vier Entriegelungsvorrichtungen 5, 6 sind auf
einem Boden des Steckers 1 angeordnet und erstrecken sich
parallel zur Steckrichtung. Das komplementäre Steckgesicht 16 weist
weiterhin Öffnungen 17 auf,
in die (nicht dargestellte) Kontaktmesser eingeführt werden können. Weiterhin
weist das komplementäre
Steckgesicht 16 Führungswände 18 mit
versetzten Querstreben 19 angeordnet, die die Kontakthalterung 15 des
Gegenstekkers 2 nach der Entriegelung führen. Diese Führungswände 18 sind sogenannte
Koshiri-Wände
für den
Schutz der (nicht dargestellten) Kontaktmesser. Die Wände 18 erheben
sich in der Höhe über die
Kontaktmesser, so daß beim
Aufsetzen des Gegensteckers mit dem Steckgesicht 150 die
Kontaktmesser nicht verbogen oder zerstört werden. Die Querstreben 19 dienen
der Codierung beim Einführen
des Gegensteckers 2.
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Wie
in 2b dargestellt, werden beim Einführen des
Gegensteckers 2 in den Stecker 1 die Führungswände in Aussparungen 20 im
Steckgesicht 150 des Gegensteckers eingeführt. Der
Gegenstecker weist weiterhin Kontaktbuchsen 21 auf, in
die die nicht dargestellten Kontaktmesser eingeführt werden. Der Gegenstecker
ist am hinteren Ende durch eine Rückwand 22 abgeschlossen,
deren Überlappung 23 an
der Mantelfläche
des Gegensteckers 2 ansteht. Der Gegenstecker 2 weist
weiterhin Rastarme 24 auf, die das durch Federelemente 25 vorgespannte
Steckgesicht in einer Montagestellung halten, wie später näher ausgeführt wird.
Weiterhin ist das Betätigungselement 14 abgebildet,
das über ein
Langloch 26 in einer Mantelfläche 27 mit der Kontakthalterung 15 verbunden
ist. Es ist natürlich
ebenso möglich,
daß das
Steckgesicht 150 Kontaktmesser aufweist, die in Kontaktbuchsen
des komplementären
Steckgesichts eingeführt
werden.
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Wie
in 3a abgebildet, wird beim Einführen des Gegensteckers 2 in
den Stecker 1 zuerst der Verriegelungsarm 7 durch
einen Steg 28 nach innen gebogen, bis die Schulter 10 in
der Aussparung 12 festgesetzt wird. Die Entriegelungsvorrichtung 5 hat in
der in 3a dargestellten Position die
Rasthaken 29 der Rastarme 24 noch nicht gelöst, so daß die Kontakthalterung 15 in
einer Montagestellung gehalten wird. Wie in 3b dargestellt,
wird beim weiteren Einführen
das vordere Ende des Gegensteckers 2 gegen einen Anschlag 30 geführt. Die
Entriegelungsvorrichtung 5 hat den Rasthaken 29 von
einer an der Kontakthalterung 15 ausgebildeten Schulter 31 abgehoben,
so daß das
Steckgesicht 15 durch die nicht dargestellten vorgespannten
Federelemente 25 in Richtung des Steckers 1 geschoben
wurde, wobei die Kontakthalterung 15 durch die Führungswände 18 geführt wurde.
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In 4 ist
dargestellt, wie der Stecker 1 und der Gegenstecker 2 vollständig in
Eingriff gebracht sind. Die Erhebung 9 des Verriegelungsarms 7 liegt in
der Aussparung 12, so daß der Gegenstecker 2 am Stecker 1 befestigt
ist. Die Entriegelungsvorrichtung 5 liegt eingebettet in
einer Nut 32, die an der Außenseite der Kontakthalterung 15 ausgebildet
ist. Nachdem die Entriegelungsvorrichtung 5 den Rasthaken 29 des
Rastarms 24 von der Schulter 31 abgehoben hat,
ist das Steckgesicht geführt
von der Führungswand 18 durch das
Federelement 25 auf die nicht dargestellten Kontaktmesser
des Steckers 1 geschoben. Aufnahmeschächte 33 für die nicht
dargestellten Kontaktbuchsen sind mit dem Steckgesicht 150 in Steckrichtung
verschoben worden. Die Aufnahmeschächte 33 sind jeweils
durch Führungsstege 34 voneinander
getrennt.
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In 5 ist
das verbundene Steckverbindersystem dargestellt, wobei zum besseren
Verständnis die
Verriegelungsarme 7 des Gegensteckers 2 weggelassen
wurden. Weiterhin ist ein Teil des Steckverbindersystems im Schnitt
dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist die Feder 25 zwischen
der Gehäuserückwand 22 und
einer Auflagefläche 34 angeordnet.
Vorzugsweise ist die Feder nicht vollständig entspannt, wenn das Steckgesicht
auf das komplementäre Steckgesicht
aufgeschoben wurde. Die Entriegelungsvorrichtung 5 liegt
in der Nut 32 der Kontakthalterung 15. Das Betätigungselement 14,
mit dem das Steckgesicht wieder in Montagestellung geschoben werden
kann, liegt in der Ausbuchtung 13 der Mantelfläche 3.
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In 6 ist
eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steckverbinders
dargestellt. In dieser Ausführungsform
weist der Stecker 1 die beiden Entriegelungsvorrichtungen 5 auf,
die nach vorne über
den Stecker 1 überstehen.
In dieser Ausführungsform
sind die Verriegelungsarme 7 im Gegensatz zur vorherigen
Ausführungsform
am Stecker 1 angeformt. Der Gegenstecker 2 weist
die Kontakthalterung 15 auf, die durch die Feder 25 in
Richtung des Steckers 1 gedrückt wird, jedoch von den Rastarmen 24 in
der Montageposition gehalten wird. Wie in 7 dargestellt,
lösen beim
Einführen
des Steckers 1 in den Gegenstecker die Entriegelungsvorrichtungen 5 die
Rastarme 24 von der Kontakthalterung 15, so daß diese
mit ihren Kontaktmessern 36 in Kontaktbuchsen 37 durch
Federkraft eingeschoben werden. Die Befestigung des Steckers 1 im
Gegenstecker erfolgt über
die Erhebung 9 mit der Schulter 10, die in der
Aussparung 12 einrastet.
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Durch
das erfindungsgemäße Steckverbindersystem
wird ein einfach zu betätigender
Steckverbinder erreicht. Für
eine elektrische Verbindung zwischen Stecker und Gegenstecker muß nur der
Verriegelungsarm des Gegensteckers am Stecker befestigt werden,
was mit geringem Kraftaufwand möglich
ist. Bei weiterem Einführen
wird das durch die Federelemente vorgespannte Steckgesicht gelöst, wodurch das
Steckgesicht durch Federkraft über
das komplementäre
Steckgesicht geschoben wird. Somit wird eine leicht betätigbare
Steckverbindung erreicht.