DE10041177A1 - Pluggable device with element for preventing incomplete connection e.g. for automobile applications, uses secondary spring to ease compression force of main spring - Google Patents
Pluggable device with element for preventing incomplete connection e.g. for automobile applications, uses secondary spring to ease compression force of main springInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Steckvorrichtung mit einer Einrichtung zur Verhinderung einer
unvollständigen Verbindung, enthaltend:
The invention relates to a plug-in device with a device for preventing an incomplete connection, comprising:
- - zwei zusammenschiebbare Steckbauteile, von denen eines als Stecker und das andere als Kupplung ausgebildet ist,- Two collapsible plug-in components, one of which as a connector and the is designed as a clutch,
- - eine zwischen den Steckbauteilen ausgebildete Rasteinrichtung, welche die Steckbauteile im vollständig zusammengeschobenen Zustand verriegelt,- A locking device formed between the plug components, which the Plug-in components locked when fully pushed together,
- - eine zwischen den Steckbauteilen wirkende Primärfeder, welche beim Zusammenschieben der Steckbauteile komprimiert wird und welche die Steckbauteile im unverriegelten Zustand um einen Mindestabstand auseinander drückt.- A primary spring acting between the plug-in components, which at Pushing together the plug-in components is compressed and which the Plug-in components in the unlocked state by a minimum distance suppressed.
Eine Steckvorrichtung der eingangs genannten Art ist zum Beispiel aus der DE 196 54 294 A1 bekannt. Der Einsatz einer solchen Steckvorrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn durch die Umgebungsbedingungen hohe Anforderungen an die Festigkeit der Verbindung gestellt werden. Dies ist zum Beispiel in einem Automobil der Fall, wo elektrische Verbindungen zwischen Leitungen über entsprechende Steckvorrichtungen hergestellt werden und diese Steckvorrichtungen einer erheblichen Belastung durch Zugkräfte, Temperatureinflüsse und Vibrationen ausgesetzt sind. Um ein unerwünschtes selbständiges Lösen der Steckvorrichtung zu verhindern, ist zwischen den beiden Steckbauteilen der Vorrichtung eine Rasteinrichtung ausgebildet, welche im vollständig eingeschobenen Zustand der Steckbauteile einrastet und hierdurch ein selbsttätiges Lösen der Steckbauteile verhindert. A connector of the type mentioned is for example from the DE 196 54 294 A1 known. The use of such a plug device is particularly then advantageous if the environmental conditions place high demands on the Strength of the connection. This is the case in an automobile, for example Case where electrical connections between lines via appropriate Plugs are made and these plugs a significant Are exposed to tensile forces, temperature influences and vibrations. Around To prevent an undesired independent loosening of the plug device is between the two plug-in components of the device, a locking device is formed, which in fully inserted state of the plug-in components engages and thereby engages automatic loosening of the plug-in components prevented.
Voraussetzung für diese Wirkung der Rastvorrichtung ist jedoch, dass die beiden Steckbauteile zunächst von einem Monteur vollständig zusammengeschoben werden und damit eine relative Position erreichen, in welcher die Rasteinrichtung zur Wirkung kommen kann. Damit ein Monteur erkennen kann, ob die Steckbauteile vollständig zusammengeschoben sind und die Rasteinrichtung zur Wirkung kommen konnte, besitzt die bekannte Steckvorrichtung eine Einrichtung zur Verhinderung einer unvollständigen Verbindung. Diese Einrichtung beruht im wesentlichen auf einer Primärfeder, welche beim Zusammenschieben der Steckbauteile komprimiert wird. Wenn die Steckbauteile nicht vollständig zusammengeschoben werden und keine Verrastung zwischen ihnen entsteht, werden sie aufgrund der Dekompression der Primärfeder nach dem Loslassen der Steckbauteile durch den Monteur wieder auseinander geschoben, so dass der Monteur hieran erkennen kann, dass keine vollständige Verbindung erzielt worden ist. Die Dimensionierung der Primärfeder ist dabei so zu wählen, dass sie die Reibungskräfte zwischen den Steckbauteilen überwinden kann, um diese im unverrasteten Zustand auf einem Mindestabstand auseinander zu halten. Wegen ihrer oben beschriebenen Wirkung werden Steckvorrichtungen dieser Art auch als "Go-NoGo Steckerverbindung" bezeichnet.However, the prerequisite for this effect of the locking device is that the two Plug-in components are first pushed together completely by a technician and thus reach a relative position in which the locking device to effect can come. So that a fitter can recognize whether the plug-in components are complete are pushed together and the locking device could come into effect the known connector a device for preventing incomplete Connection. This device is based essentially on a primary spring, which is compressed when pushing together the plug-in components. If the plug-in components not fully pushed together and no latching between them arises, they are due to the decompression of the primary spring after release the plug-in components pushed apart by the fitter, so that the The fitter can recognize from this that a complete connection has not been achieved. The dimensioning of the primary spring is to be chosen so that the frictional forces can overcome between the plug-in components to these in the unlocked state to keep a minimum distance apart. Because of their effect described above plugs of this type are also used as "Go-NoGo plug connections" designated.
Als Problem bei den genannten Steckvorrichtungen hat sich herausgestellt, dass bei hohen Reibungskräften zwischen den Steckbauteilen die Gegenkraft beziehungsweise Federkonstante der Primärfeder entsprechend hoch ausgelegt werden muss, damit sie die Reibungskräfte überwinden und bei nicht erfolgter Verrastung der Steckbauteile diese um den Mindestabstand auseinander drücken kann. Das bedeutet umgekehrt, dass beim Zusammenschieben der Steckbauteile sowohl die hohe Reibungskraft als auch die (noch höhere) Gegenkraft der Primärfeder überwunden werden müssen. Dies kann dazu führen, dass die Obergrenze für eine akzeptable Steckkraft, die bei ca. 100 bis 120 N liegt, nur schwer einzuhalten ist beziehungsweise überschritten wird. Dieser Fall tritt insbesondere bei mehr- beziehungsweise vielpoligen Steckern auf, die aufgrund der hohen Polzahl entsprechend große Reibungskräfte beim Zusammenschieben erzeugen.As a problem with the plug devices mentioned, it has been found that high frictional forces between the plug-in components the counterforce respectively Spring constant of the primary spring must be designed accordingly high so that it overcome the frictional forces and if the plug-in components are not locked can push them apart by the minimum distance. Conversely, that when pushing together the plug-in components both the high frictional force the (even higher) counterforce of the primary spring must also be overcome. This can cause the upper limit of an acceptable mating force to be exceeded approx. 100 to 120 N, is difficult to comply with or is exceeded. This case occurs in particular with multi-pole or multi-pole plugs that due to the high number of poles correspondingly large frictional forces when Create collapse.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steckvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass eine komfortable Betätigung insbesondere auch bei Steckbauteilen mit hoher Reibung beziehungsweise mehreren Polen möglich ist. Against this background, it was an object of the present invention, a To improve plug device of the type mentioned in such a way that a Comfortable operation, especially with plug-in components with high friction or multiple poles is possible.
Diese Aufgabe wird durch eine Steckvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved by a plug device with the specified in claim 1 Features resolved. Advantageous refinements are contained in the subclaims.
Die Steckvorrichtung der eingangs genannten Art ist demnach erfindungsgemäß dadurch erweitert, dass sie eine Sekundärfeder enthält, welche in der Endphase des Zusammenschiebens der Steckbauteile die zur Kompression der Primärfeder erforderliche Kraft herabsetzt. Wie oben erläutert wurde, muss die Primärfeder eine Kraft aufbringen, die höher ist als die zwischen den Steckbauteilen wirkende Reibungskraft, damit sie bei nicht erfolgter Verrastung die Steckbauteile um den Mindestabstand auseinander schieben kann. Typischerweise liegt die Rückstellkraft der Primärfeder um einen Sicherheitsabstand von ca. 20% oberhalb der zwischen den Steckbauteilen wirkenden Reibungskraft. Die genannte Bedingung für die Größe der Rückstellkraft der Primärfeder muss beim Zusammenschieben der Steckbauteile ab dem Unterschreiten des vorgegebenen Mindestabstands erfüllt sein, welchen die Steckbauteile im unverbundenen Zustand einnehmen sollen.The plug device of the type mentioned is therefore according to the invention extended that it contains a secondary spring, which in the final phase of the Pushing the plug-in components together to compress the primary spring reduces the required force. As explained above, the primary spring needs a force apply that is higher than the frictional force acting between the plug-in components, so that they do not lock the plug-in components by the minimum distance can slide apart. The restoring force of the primary spring is typically around a safety distance of approx. 20% above that between the plug-in components acting friction force. The condition mentioned for the size of the restoring force of the When pushing the plug-in components together, the primary spring must fall below the minimum the specified minimum distance must be met, which the plug-in components in unconnected state.
In der Regel wird der Mindestabstand so groß gewählt, dass bei diesem Abstand die elektrischen Kontakte der Steckbauteile noch nicht in Berührung stehen. Typischerweise beträgt der Mindestabstand daher 5 bis 10 mm. Beim weiteren Zusammenschieben der Steckbauteile unter den Mindestabstand steigt die von der Primärfeder erzeugte Gegenkraft entsprechend dem Federgesetz linear weiter an, so dass sie bei Erreichen des Endpunktes des Zusammenschiebens (Abstand Null) eine beträchtliche Größe annehmen kann. Der geschilderte Anstieg der Rückstellkraft durch die Primärfeder ist indes nicht mehr für die angestrebte Wirkung erforderlich, da die zur Überwindung der Reibung zwischen den Steckbauteilen notwendige Kraft ab dem Mindestabstand in etwa konstant bleibt.As a rule, the minimum distance is chosen so large that the electrical contacts of the plug-in components are not yet in contact. typically, the minimum distance is therefore 5 to 10 mm. When pushing the Plug-in components below the minimum distance increases the one generated by the primary spring The counterforce continues to increase linearly in accordance with the spring law, so that when it is reached the end point of the collapse (zero distance) a considerable size can accept. The increase in the restoring force described by the primary spring is however, no longer necessary for the desired effect, since those for overcoming the Friction between the plug components necessary force from the minimum distance approximately remains constant.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Sekundärfeder kann der geschilderte "überflüssige" Anstieg der Rückstellkraft der Primärfeder begrenzt werden, indem die Sekundärfeder in der Endphase des Zusammenschiebens der Steckbauteile die zur Kompression der Primärfeder erforderliche Kraft herabsetzt. Die Definition beziehungsweise Ausdehnung der "Endphase des Zusammenschiebens" kann dabei nach den Gegebenheiten des Einzelfalles geeignet bestimmt werden. Insbesondere kann sich die "Endphase des Zusammenschiebens" vom Erreichen des Mindestabstandes bis zur vollständig zusammengeschobenen Position erstrecken. Durch die unterstützende Wirkung der Sekundärfeder kann erreicht werden, dass auch konstruktionsbedingt schwergängige Steckvorrichtungen wie insbesondere mehrpolige Steckvorrichtungen mit einem für den Benutzer beziehungsweise Monteur vertretbaren Kraftaufwand zusammengesteckt werden können.Through the secondary spring provided according to the invention, the one described "superfluous" increase in the restoring force of the primary spring can be limited by the Secondary spring in the final phase of pushing the plug-in components together Compression of the primary spring reduces the force required. The definition or expansion of the "final phase of pushing together" be determined appropriately according to the circumstances of the individual case. In particular, can the "final phase of pushing together" from reaching the minimum distance to to the fully collapsed position. Through the supportive Effect of the secondary spring can be achieved that also due to construction stiff plugs such as multipole plugs in particular a reasonable effort for the user or fitter can be put together.
Für die konkrete Ausgestaltung der Steckvorrichtung zur Erzeugung der angestrebten Wirkung der Sekundärfeder gibt es verschiedene Möglichkeiten. In einer bevorzugten Ausgestaltung wirken in der genannten Endphase des Zusammenschiebens der Steckbauteile die Primärfeder und die Sekundärfeder in Serie zusammen, um gemeinsam eine Gegenkraft gegen das Zusammenschieben auszuüben. Bei der Serienanordnung zweier mechanischer Federn ist die resultierende Federkonstante kleiner als die jeweiligen Federkonstanten der Einzelfedern. Wenn die Federkonstanten der Einzelfedern als k1 und k2 bezeichnet werden, berechnet sich die Federkonstante der Serienanordnung als k = (k1 k2)/(k1 + k2). Eine Federkonstante ist dabei in bekannter Weise als Proportionalitätsfaktor zwischen der Kraft F und der Ausdehnung x einer Feder definiert: F = k x.There are various options for the specific design of the plug-in device for producing the desired effect of the secondary spring. In a preferred embodiment, the primary spring and the secondary spring interact in series in the final phase of pushing the plug-in components together in order to jointly exert a counterforce against the pushing together. With the series arrangement of two mechanical springs, the resulting spring constant is smaller than the respective spring constants of the individual springs. If the spring constants of the individual springs are designated as k1 and k2, the spring constant of the series arrangement is calculated as k = (k 1 k 2 ) / (k 1 + k 2 ). A spring constant is defined in a known manner as a proportionality factor between the force F and the extension x of a spring: F = k x.
In der Endphase des Zusammenschiebens der Steckbauteile wirkt daher eine Gegenkraft mit kleinerer Federkonstante, was zu einem weniger steilen Anstieg der Gegenkraft beim weiteren Zusammenschieben führt. Am Endpunkt des Zusammenschiebens wird demnach eine kleinere Endkraft erreicht, als wenn die Primärfeder allein wirken würde. Auf diese Weise lässt sich insgesamt eine vertretbare Steckkraft erzielen und gleichzeitig gewährleisten, dass über den gesamten Mindestabstand die Gegenkraft, die von Primärfeder und Sekundärfeder gemeinsam ausgeübt wird, ausreichend groß ist, das heißt oberhalb der zu überwindenden Reibungskraft liegt.In the final phase of pushing the plug-in components together, one therefore acts Counterforce with a smaller spring constant, resulting in a less steep increase in Counterforce leads when pushing further together. At the end point of the Pushing together is therefore a smaller final force than if the Primary spring would act alone. In this way, an acceptable overall Achieve mating force while ensuring that over the whole Minimum distance the counterforce that is common to the primary spring and secondary spring is exercised, is sufficiently large, that is, above that to be overcome Frictional force.
Die zuletzt beschriebene Wirkung einer Serienschaltung von Primärfeder und Sekundärfeder kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass eines der Steckbauteile einen in und gegen Steckrichtung verschiebebeweglichen Träger aufweist, auf welchem die Primärfeder mit ihrem einen Ende gelagert ist. Bei dem Steckbauteil kann es sich insbesondere um die Kupplung handeln, welche im Allgemeinen ein größeres Gehäuse hat und damit mehr Platz für die Unterbringung weiterer Elemente bietet. Unter der "Steckrichtung" ist in Bezug auf das genannte Steckbauteil die Richtung zu verstehen, in welcher das andere Steckbauteil zur Herstellung der Steckverbindung bewegt werden muss. Weiterhin ist bei der beschriebenen speziellen Ausgestaltung der Steckvorrichtung die Sekundärfeder so an dem genannten Steckbauteil angeordnet, dass sie im getrennten Zustand der Steckvorrichtung (beide Steckbauteile auseinander gezogen) den oben genannten Träger unter einer Vorspannung entgegen der Steckrichtung gegen einen Anschlag im Steckbauteil drückt oder zieht.The last described effect of a series connection of primary spring and Secondary spring can be achieved in particular that one of the Plug-in components has a carrier which can be moved in and against the plug-in direction, on which the primary spring is supported at one end. With the plug-in component it can in particular be the clutch, which is generally a has a larger housing and thus more space for accommodating further elements offers. Under the "plug-in direction" is the direction in relation to the plug-in component mentioned to understand in which the other plug component for producing the plug connection must be moved. Furthermore, in the described special configuration The secondary spring is arranged on the plug-in component, that they are in the disconnected state of the plug device (both plug components apart pulled) the above beam under a bias against the Pushes or pulls against a stop in the plug component.
Für die nachfolgende Erläuterung obiger Ausgestaltung sei angenommen, dass das Steckbauteil, an dem die Primärfeder, die Sekundärfeder und der Träger angeordnet sind, die Kupplung der Steckvorrichtung sei. Beim Einschieben des Steckers in die Kupplung tritt der Stecker mit dem freien Ende der Primärfeder in Kontakt, so dass die Primärfeder beim weiteren Einschieben des Steckers in die Kupplung komprimiert wird. Die Kompressionskraft der Primärfeder überträgt sich über deren anderes Ende in Steckrichtung auf den Träger, auf dem die Primärfeder gelagert ist. Andererseits wirkt auf den Träger entgegen der Steckrichtung die Sekundärfeder mit ihrer Vorspannung. Da der Träger verschiebebeweglich in und entgegen der Steckrichtung ist, kann er die Primärfeder und die Sekundärfeder koppeln. Sobald die Primärfeder durch die zunehmende Kompression eine Kraft erzeugt, die oberhalb der entgegengesetzt gerichteten Vorspannung der Sekundärfeder liegt, führt ein weiteres Einschieben des Steckers in die Kupplung zu einer gleichzeitigen Betätigung von Primärfeder und Sekundärfeder, wobei sich der zwischen den beiden Federn befindliche Träger entsprechend in Steckrichtung verschiebt. In dieser Phase des Zusammenschiebens sind somit Primärfeder und Sekundärfeder in Serie wirksam, so dass sich insgesamt eine kleinere Federkonstante als bei der alleinigen Kompression der Primärfeder ergibt.For the following explanation of the above configuration, it is assumed that the Plug-in component on which the primary spring, the secondary spring and the carrier are arranged are the coupling of the connector. When inserting the plug into the Coupling, the connector contacts the free end of the primary spring so that the Primary spring is compressed when the plug is pushed further into the coupling. The compression force of the primary spring is transferred in through its other end Insertion direction on the carrier on which the primary spring is mounted. On the other hand, it works the secondary spring with its preload on the carrier against the direction of insertion. Since the carrier is movable in and against the direction of insertion, it can Couple the primary spring and the secondary spring. Once the primary spring through the increasing compression creates a force that is opposite to the one above directional bias of the secondary spring, further insertion of the Plug in the coupling for simultaneous actuation of primary spring and Secondary spring, with the carrier located between the two springs moves accordingly in the direction of insertion. In this phase of pushing together primary spring and secondary spring are effective in series, so that there is a total results in a smaller spring constant than when compressing the primary spring alone.
Die Sekundärfeder kann so angeordnet sein, dass sie bei einer Bewegung des Trägers in Steckrichtung komprimiert wird, oder so, dass sie bei einer solchen Bewegung des Trägers in Steckrichtung expandiert wird. Für die oben erläuterte Wirkung der Sekundärfeder machen diese beiden Anordnungsmöglichkeiten keinen Unterschied. Bei der ersten Alternative muss gewährleistet sein, dass die Sekundärfeder auch dann um das Ausmaß der gewünschten Vorspannung komprimiert ist, wenn der Träger am Anschlag ist, während bei der zweiten Ausgestaltung entsprechend gewährleistet sein muss, dass die Sekundärfeder am Anschlag des Trägers um ein Ausmaß aus der Ruhelage expandiert ist, welches die Erzeugung der gewünschten Vorspannung als Zugkraft am Träger garantiert. The secondary spring can be arranged so that when the carrier moves is compressed in the direction of insertion, or in such a way that with such a movement of the Carrier is expanded in the direction of insertion. For the effect of Secondary springs make no difference between these two arrangement options. at The first alternative must ensure that the secondary spring is also around the amount of bias desired is compressed when the wearer is on Stop is, while in the second embodiment be ensured accordingly must that the secondary spring at the stop of the carrier by an amount from the Rest position is expanded, which as the generation of the desired bias Traction on the carrier guaranteed.
Die Vorspannung, mit welcher die Sekundärfeder den oben genannten Träger gegen den Anschlag drückt oder zieht, wird vorzugsweise so dimensioniert, dass sie größer ist als die beim Mindestabstand zwischen den Steckbauteilen wirkende Reibung. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Primärfeder zunächst so stark komprimiert werden muss, dass sie eine oberhalb der genannten Reibungskraft liegende Kraft erzeugt, bevor die Vorspannung der Sekundärfeder überwunden wird und damit eine Kopplung von Primärfeder und Sekundärfeder mit einer entsprechenden Verringerung der Federkonstanten eintritt.The preload with which the secondary spring supports the above-mentioned carrier against the Stop pushes or pulls, is preferably dimensioned so that it is larger than the friction acting at the minimum distance between the plug-in components. This will ensures that the primary spring must first be compressed to such an extent that it generates a force above the friction force before the Bias of the secondary spring is overcome and thus a coupling of Primary spring and secondary spring with a corresponding reduction in Spring constant occurs.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Steckvorrichtung ist die Sekundärfeder so angeordnet, dass sie im getrennten Zustand der Steckbauteile eine Vorspannung aufweist, welche in der Endphase des Zusammenschiebens der Steckbauteile freigegeben wird, um die Kompression der Primärfeder zu unterstützen. Eine derartige Nutzung der in der komprimierten (oder expandierten) Sekundärfeder gespeicherten Energie kann durch geeignete, an der Kupplung und/oder dem Stecker ausgebildeten Mechanismen erreicht werden.According to an alternative embodiment of the plug device, the secondary spring is like this arranged that they have a bias in the disconnected state of the plug-in components which, in the final phase of pushing the plug-in components together is released to support the compression of the primary spring. Such Use of the stored in the compressed (or expanded) secondary spring Energy can be generated by suitable ones formed on the coupling and / or the plug Mechanisms are achieved.
Bei einer Steckvorrichtung gemäß der Erfindung sind die beteiligten Steckbauteile vorzugsweise mehrpolig, da sich bei solchen mehrpoligen Steckern aufgrund der hohen Reibung die mit einer Sekundärfeder erzielbaren Vorteile in besonderem Maße bemerkbar machen.In a plug-in device according to the invention, the plug-in components involved are preferably multi-pole, because with such multi-pole plugs due to the high Friction is a particular advantage of the advantages that can be achieved with a secondary spring to make noticable.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:The invention is explained below by way of example with the aid of the figures. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung, wobei Kupplung und Stecker bis auf den Mindestabstand H des unverriegelten Zustandes zusammengeschoben sind; Fig. 1 shows a cross section through an inventive plug-in device, wherein the connector and adapter to the minimum spacing H of the unlocked state are pushed together;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung auf der Höhe der Rasteinrichtung; Figure 2 shows a cross section through a plug device according to the invention at the level of the locking device.
Fig. 3 ein Diagramm mit den schematisch eingetragenen Kräfteverhältnissen beim Zusammenschieben von Kupplung und Stecker. Fig. 3 is a diagram with the schematically entered force relationships when pushing together the coupling and connector.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Steckvorrichtung dargestellt, wobei die beiden Steckbauteile der Steckvorrichtung, das heißt der Stecker 1 und die Kupplung 2, in einem teilweise zusammengeschobenen Zustand dargestellt sind.In Fig. 1 is a cross section through the inventive plug-in device, wherein the two plug parts of the plug-in device, i.e. the plug 1 and the clutch 2 are shown in a partially collapsed condition.
Der Stecker 1 liegt mit einer Seite seines Stirnendes an dem freien Ende einer Primärfeder 4 an, welche mit ihrem anderen Ende auf einem Träger 3 gelagert ist. Der Träger 3 ist mit der Kupplung 2 über eine Sekundärfeder 5 verbunden und in beziehungsweise entgegen der Steckrichtung S verschiebebeweglich in der Kupplung 2 gelagert. Die Steckrichtung S ist die Richtung, in die der Stecker 1 beim Zusammenschieben der Steckvorrichtung in die feststehende Kupplung 2 geschoben werden muss. One end of the plug 1 bears against the free end of a primary spring 4 , which is mounted on a carrier 3 at its other end. The carrier 3 is connected to the coupling 2 via a secondary spring 5 and is mounted in the coupling 2 so as to be displaceable in or against the insertion direction S. The plug direction S is the direction in which the plug 1 must be pushed into the fixed coupling 2 when the plug device is pushed together.
Die Sekundärfeder 5 ist in dem gezeigten Zustand aus ihrer Ruhelage heraus expandiert, so dass sie einen Zug entgegen der Steckrichtung S auf den Träger 3 ausübt. Der Träger 3 kann diesem Zug jedoch nicht weiter folgen, da er von einem an der Kupplung 2 ausgebildeten Anschlag (nicht dargestellt) zurückgehalten wird.In the state shown, the secondary spring 5 is expanded out of its rest position, so that it exerts a pull against the plug direction S on the carrier 3 . However, the carrier 3 cannot follow this train any further since it is held back by a stop (not shown) formed on the coupling 2 .
Bei einer Bewegung des Steckers 1 in Steckrichtung S auf die (feststehende beziehungsweise festgehaltene) Kupplung 2 zu wird die Primärfeder 4 komprimiert. Sie übt daher eine entsprechend große Kraft in Steckrichtung S auf den Träger 3 aus. Der Träger 3 gibt dieser Kraft jedoch zunächst nicht nach, da er von der Sekundärfeder 5 mit einer größeren Kraft, nämlich der Vorspannung der Sekundärfeder 5, entgegen der Steckrichtung S gezogen wird. Erst wenn sich durch weiteres Einschieben des Steckers 1 in die Kupplung 2 und die damit verbundene lineare Zunahme der Rückstellkraft der Primärfeder 4 auf den Träger 3 eine so große Kraft in Steckrichtung S aufgebaut hat, dass diese die Vorspannung der Sekundärfeder 5 übersteigt, bewegt sich der Träger 3 unter dem Einfluss dieser von der Primärfeder 4 ausgeübten Kraft in Steckrichtung S. In diesem Zustand sind die Primärfeder 4 und die Sekundärfeder 5 hinsichtlich ihrer Kraftwirkung über den Träger 3 in Serie geschaltet, so dass die Gesamtanordnung eine kleinere Federkonstante hat als die Primärfeder 4 allein. Beim weiteren Einschieben des Steckers 1 in die Kupplung 2 findet somit ein weniger steiler weiterer Anstieg der Gegenkraft statt als bei der Kompression der Primärfeder 4 alleine.When the plug 1 moves in the plugging direction S toward the (fixed or held) coupling 2 , the primary spring 4 is compressed. It therefore exerts a correspondingly large force in the insertion direction S on the carrier 3 . However, the carrier 3 does not initially give in to this force, since it is pulled by the secondary spring 5 with a greater force, namely the pretension of the secondary spring 5 , counter to the insertion direction S. Only when such a large force in the insertion direction S has constructed by further insertion of the plug 1 in the clutch 2 and the related linear increase in the restoring force of the primary spring 4 on the support 3 that exceeds the bias of the secondary spring 5, moves the Carrier 3 under the influence of this force exerted by the primary spring 4 in the plug-in direction S. In this state, the primary spring 4 and the secondary spring 5 are connected in series with respect to their force effect via the carrier 3 , so that the overall arrangement has a smaller spring constant than the primary spring 4 alone. When the plug 1 is pushed further into the coupling 2, there is a less steep further increase in the counterforce than when the primary spring 4 is compressed alone.
Wenn der Stecker 1 vollständig in die Kupplung 2 eingeschoben ist, kommt die in Fig. 2 dargestellte Rasteinrichtung zur Wirkung. Diese besteht aus einem an der Kupplung 2 drehbeweglich angeordneten Rasthebel 8, an dessen vom Drehpunkt 7 entfernten Ende ein Rastvorsprung 9 angeordnet ist. Der Rastvorsprung 9 gleitet über die Außenseite des Steckers 1. An dieser Außenseite des Steckers 1 ist ein korrespondierender Rastvorsprung 10 angeordnet. Durch das Einschieben des Steckers 1 in die Kupplung 2 kommt der Rastvorsprung 10 auf der Außenseite des Steckers 1 hinter dem Rastvorsprung 9 des Rasthebels 8 zu liegen, so dass sich die beiden Vorsprünge verhaken können und hierdurch den Stecker 1 in der Kupplung 2 verriegeln. Zur Aufhebung der Verriegelung bzw. Verrastung kann beim Trennen der Steckvorrichtung über einen von außen zugänglichen Druckknopf 6 an der Kupplung 2 der Rastvorsprung 9 des Rasthebels 8 nach oben geschwenkt werden, wodurch die Verrastung gelöst wird.When the connector 1 is fully inserted into the coupling 2 , the locking device shown in Fig. 2 comes into effect. This consists of a locking lever 8 which is rotatably arranged on the coupling 2 and at the end remote from the pivot point 7 a locking projection 9 is arranged. The locking projection 9 slides over the outside of the connector 1 . A corresponding latching projection 10 is arranged on this outside of the plug 1 . By inserting the connector 1 into the coupling 2 , the locking projection 10 comes to lie on the outside of the connector 1 behind the locking projection 9 of the locking lever 8 , so that the two projections can get caught and thereby lock the connector 1 in the coupling 2 . To release the locking or latching, when the plug device is disconnected, the latching projection 9 of the latching lever 8 can be pivoted upward via an externally accessible pushbutton 6 on the coupling 2 , as a result of which the latching is released.
Bei entriegelter Rasteinrichtung bewegt sich der Stecker 1 dann von selbst aufgrund der Kräfte der Primärfeder 4 und der Sekundärfeder 5 entgegen der Steckrichtung S nach außen. Diese Trennung von Kupplung 2 und Stecker 1 unter der Wirkung der Federn 4, 5 findet immer dann statt, wenn keine Verrastung zustande gekommen ist. In diesem Falle zeigt die Auseinanderbewegung der Steckbauteile in erwünschter Weise an, dass beim vorangehenden Zusammenschieben keine vollständige Verbindung der Steckbauteile erreicht wurde. Das Auseinanderschieben von Kupplung 2 und Stecker 1 aufgrund der Federkräfte erfolgt bis zu einem Mindestabstand H der Steckbauteile, welcher in Fig. 1 eingetragen ist. In diesem Mindestabstand H findet noch keine Berührung zwischen den elektrischen Kontakten von Kupplung beziehungsweise Stecker statt.When the latching device is unlocked, the plug 1 then automatically moves outwards against the plugging direction S due to the forces of the primary spring 4 and the secondary spring 5 . This separation of coupling 2 and connector 1 under the action of the springs 4 , 5 always takes place when no locking has occurred. In this case, the moving apart of the plug-in components indicates in a desired manner that the plug-in components were not completely connected during the previous pushing together. The coupling 2 and plug 1 are pushed apart due to the spring forces up to a minimum distance H of the plug-in components, which is entered in FIG. 1. At this minimum distance H there is still no contact between the electrical contacts of the coupling or plug.
Fig. 3 zeigt in einem schematischen Diagramm die Kräfte, die beim Zusammen schieben von Stecker 1 und Kupplung 2 zwischen diesen beiden Bauteilen auftreten. Auf der horizontalen x-Achse ist dabei der Abstand zwischen den beiden Bauteilen aufgetragen, während die vertikale y-Achse die wirkenden Kräfte zeigt. Bei 100 N ist eine gestrichelte horizontale Linie eingezeichnet, welche die für ein Herstellen der Steckverbindung maximal akzeptable Kraft darstellt. Fig. 3 shows a schematic diagram of the forces that occur when pushing connector 1 and coupling 2 together between these two components. The distance between the two components is plotted on the horizontal x-axis, while the vertical y-axis shows the acting forces. At 100 N, a dashed horizontal line is drawn, which represents the maximum acceptable force for establishing the plug connection.
Das Diagramm zeigt zunächst eine Kurve 11, welche die ohne Berücksichtigung der Federn wirkende Reibungskraft zwischen den Steckbauteilen wiedergibt. Diese Reibungskraft beginnt bei einem Abstand von etwas mehr als 4 mm, der in etwa dem Mindestabstand H (vgl. auch Fig. 1) entspricht, welchen Kupplung und Stecker im unverbundenen Zustand einnehmen sollen. Die Reibungskraft steigt dann steil zum Punkt A an, verläuft anschließend bis zu einem Abstand von 0 mm (vollständiges Zusammenschieben) etwa horizontal und macht beim Abstand Null einen Sprung nach oben zum Punkt C. Die Reibungskraft wird im wesentlichen durch das Gleiten der metallischen elektrischen Kontakte (horizontaler Verlauf) sowie das Einrasten der Rasteinrichtung (Sprung zu C) erzeugt.The diagram first shows a curve 11 , which shows the frictional force acting between the plug-in components without taking the springs into account. This frictional force begins at a distance of slightly more than 4 mm, which corresponds approximately to the minimum distance H (cf. also FIG. 1), which coupling and plug should assume in the unconnected state. The frictional force then rises steeply to point A, then runs approximately horizontally up to a distance of 0 mm (completely pushed together) and makes a jump upwards to point C at zero distance. The frictional force is essentially due to the sliding of the metallic electrical contacts (horizontal course) and the locking of the locking device (jump to C).
Die von einer Primärfeder erzeugte elastische Rückstellkraft ist als gestrichelte Gerade 12 für eine große Federkonstante, als durchgezogene Gerade 13 für eine mittlere Größe der Federkonstante, und als eine strichpunktierte Gerade 14 für eine kleine Federkonstante dargestellt. Alle Geraden beginnen bei einer gewissen Anfangskraft 15 von ca. 10 N, die durch eine Vorspannung der Primärfeder erzeugt wird. Wichtig ist, dass alle Geraden durch den Punkt B verlaufen, welcher bezüglich der zugehörigen Kraft etwa 20% oberhalb des Punktes A liegt. Die Lage des Punktes B um 20% oberhalb des Punktes A und damit der Kurve 11 gewährleistet, dass die Rückstellkraft durch die Primärfeder groß genug ist, um die Reibungskraft zu überwinden und bei einem nicht erfolgten Einrasten der Rasteinrichtung die Steckbauteile wieder auseinander zu schieben.The elastic restoring force generated by a primary spring is shown as a dashed straight line 12 for a large spring constant, as a solid line 13 for a medium size of the spring constant, and as a dash-dotted straight line 14 for a small spring constant. All straight lines start at a certain initial force 15 of approximately 10 N, which is generated by prestressing the primary spring. It is important that all straight lines run through point B, which is about 20% above point A with regard to the associated force. The position of point B by 20% above point A and thus curve 11 ensures that the restoring force by the primary spring is large enough to overcome the frictional force and to push the plug-in components apart again if the latching device does not engage.
Aus den drei für verschiedene Federkonstanten eingetragenen Geraden ist ersichtlich, dass im vollständig zusammengeschobenen Zustand (0 mm) die von der Primärfeder ausgeübte Rückstellkraft größer ist als im Punkt B, da die Primärfeder im vollständig zusammengeschobenen Zustand noch stärker komprimiert ist als bei B. Die im Endpunkt erreichten Rückstellkräfte sind mit D1 für die Federkennlinie 12 mit größter, mit D2 für die Federkennlinie 13 mit mittlerer, und mit D3 für die Federkennlinie 14 mit kleinster Federkonstanter bezeichnet. Beim Zusammenstecken der Steckvorrichtung muss ein Monteur diese Rückstellkraft und zusätzlich noch die Reibungskraft entsprechend der Kurve 11 überwinden. Die zu überwindenden Endkräfte liegen daher entsprechend um die Kraft im Punkt C gegenüber den genannten Punkten D1, D2 bzw. D3 höher, nämlich bei E1, E2 bzw. E3. Bei der am höchsten eingestellten Federkonstante der Primärfeder werden hierdurch am Endpunkt E1 sehr große Kräfte erreicht, welche gerade bei mehrpoligen Steckern leicht oberhalb der akzeptablen Obergrenze für die Kraft liegen können. From the three straight lines entered for different spring constants, it can be seen that in the completely pushed-together state (0 mm) the restoring force exerted by the primary spring is greater than in point B, since the primary spring is compressed even more when it is completely pushed together than in B. Restoring forces reached at the end point are denoted by D 1 for the spring characteristic 12 with the largest spring constant, with D 2 for the spring characteristic 13 with a medium, and with D 3 for the spring characteristic 14 with the smallest. When the plug device is plugged together, a fitter must overcome this restoring force and additionally the frictional force according to curve 11 . The end forces to be overcome are therefore higher by the force at point C compared to the aforementioned points D 1 , D 2 and D 3 , namely E 1 , E 2 and E 3 . With the highest set spring constant of the primary spring, very large forces are reached at the end point E 1 , which can be slightly above the acceptable upper limit for the force, especially with multi-pole plugs.
Der Anstieg der Gegenkraft durch die Primärfeder kann zwar durch eine kleinere Federkonstante (Kurve 14) begrenzt werden, jedoch ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass sich in diesem Falle die Wege entsprechend erhöhen, über welche gegen die Primärfeder geschoben werden muss. Bei der Primärfeder mit der kleinsten Federkonstante ergibt sich somit ein Hubweg von 9,5 mm.The increase in the counterforce due to the primary spring can be limited by a smaller spring constant (curve 14 ), but it can be seen from FIG. 3 that in this case the distances increase accordingly, over which the primary spring must be pushed. The primary spring with the smallest spring constant therefore has a stroke of 9.5 mm.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer Sekundärfeder ist es dagegen möglich, die Kennlinie der Federkraft im Bereich des Mindestabstandes H flacher verlaufen zu lassen als davor. Auf diese Weise wird es möglich, mit einem steilen Anstieg entsprechend der Kurve 12 bei einer kurzen Hublänge zu beginnen und bei Unterschreiten des Mindestabstandes H beziehungsweise rechts des Punktes B eine deutlich flacher verlaufende Rückstellkraft, etwa entlang der Kurve 14, einzustellen. Das Betätigungsverhalten einer solchen Steckvorrichtung ist somit erheblich verbessert, was sich insbesondere bei mehrpoligen Steckern positiv bemerkbar macht. By using a secondary spring according to the invention, on the other hand, it is possible to make the characteristic of the spring force flatter in the area of the minimum distance H than before. In this way, it is possible to start with a steep increase in accordance with curve 12 with a short stroke length and to set a significantly flatter restoring force, for example along curve 14 , if the minimum distance H or the right of point B is undershot. The actuation behavior of such a plug device is thus considerably improved, which is particularly noticeable in the case of multipole plugs.
11
Stecker
plug
22
Kupplung
clutch
33
Träger
carrier
44
Primärfeder
primary spring
55
Sekundärfeder
secondary spring
66
Druckknopf
push-button
77
Drehpunkt
pivot point
88th
Rasteinrichtung
locking device
99
Rastvorsprung
catch projection
1010
Rastvorsprung
catch projection
1111
Kurve der Reibung
Curve of friction
1212
Kurve großer Federkonstante der Primärfeder
Curve of the large spring constant of the primary spring
1313
Kurve mittlerer Federkonstante der Primärfeder
Average spring constant curve of the primary spring
1414
Kurve kleiner Federkonstante der Primärfeder
Small spring constant curve of the primary spring
1515
Anfangskraft
initial force
Claims (6)
zwei zusammenschiebbare Steckbauteile, von denen eines als Stecker (1) und das andere als Kupplung (2) ausgebildet ist,
eine zwischen den Steckbauteilen ausgebildete Rasteinrichtung (8, 9, 10), welche die Steckbauteile im vollständig zusammengeschobenen Zustand verriegelt,
eine zwischen den Steckbauteilen wirkende Primärfeder (4), welche beim Zusammenschieben der Steckbauteile komprimiert wird und welche die Steckbauteile im unverriegelten Zustand um einen Mindestabstand (H) auseinander drückt, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sekundärfeder (5) enthält, welche in der Endphase des Zusammenschiebens der Steckbauteile (1, 2) die zur Kompression der Primärfeder (4) erforderliche Kraft herabsetzt.1. A plug device with a device for preventing an incomplete connection, comprising:
two push-fit plug-in components, one of which is designed as a plug ( 1 ) and the other as a coupling ( 2 ),
a locking device ( 8 , 9 , 10 ) formed between the plug-in components, which locks the plug-in components in the fully pushed-together state,
a primary spring ( 4 ) acting between the plug-in components, which is compressed when the plug-in components are pushed together and which pushes the plug-in components apart by a minimum distance (H) in the unlocked state, characterized in that it contains a secondary spring ( 5 ) which is in the final phase of the Pushing the plug-in components ( 1 , 2 ) together reduces the force required to compress the primary spring ( 4 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000141177 DE10041177A1 (en) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | Pluggable device with element for preventing incomplete connection e.g. for automobile applications, uses secondary spring to ease compression force of main spring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE2000141177 DE10041177A1 (en) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | Pluggable device with element for preventing incomplete connection e.g. for automobile applications, uses secondary spring to ease compression force of main spring |
Publications (1)
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| DE10041177A1 true DE10041177A1 (en) | 2002-03-07 |
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ID=7653384
Family Applications (1)
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| DE2000141177 Withdrawn DE10041177A1 (en) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | Pluggable device with element for preventing incomplete connection e.g. for automobile applications, uses secondary spring to ease compression force of main spring |
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