DE10137703A1

DE10137703A1 - Steckverbindung

Info

Publication number: DE10137703A1
Application number: DE2001137703
Authority: DE
Inventors: Heinz Leiber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-04
Filing date: 2001-08-04
Publication date: 2003-02-13

Abstract

Es wird eine elektrische Verbindung zwischen Wicklungen n und einem Stecker beschrieben. Der Stecker besteht aus in einem Steckergehäuse sich befindenden, Steckkontakten und einer mit entsprechenden Steckerpins verbundenen Steckerleiste. Das Steckergehäuse ist in einer Halterung gelagert. Die elektrischen Anschlussbänder zu den Spulen sind mehrlagig und vorzugsweise beidseitig des Aktuators oder der Wicklung angeordnet. DOLLAR A Diese Lagerung ist schwimmend ausgebildet, derart, dass das Steckergehäuse in wenigstens zwei Richtungen ausweichen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Der elektrische Anschluss z. B. von elektromagnetischen Aktuatoren geschieht oft in der Weise, dass der Spulendraht mit einem Steckerpin verschweißt oder verlötet wird, wie dies in der DE 198 55 730 A1 beschrieben ist und der Gegenstecker als sogenanntes Mutterteil Bestandteil des Kabelbaumes ist. Auch ist es bekannt, dass mehrere Aktuatoren, insbesondere Magnetventile von Getriebesteuerung über sogenannte Stanzgitter mit Steckerpins (Vaterteil) verbunden sind. Dies zeigt DE 196 81 076 C2. In vielen Fällen sind auch Mehrfachspulenanordnungen von Aktuatoren, z. B. vom ABS-Magnetventilen direkt mit einer Leiterplatte verlötet oder verschweißt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Anschluss zu schaffen, mit der ein Steuergerät oder ein Gegenstecker über eine Steckerleiste mit einem oder mehreren Verbrauchern, z. B. Aktuatoren weitgehend mit Redundanz zuverlässig, kostengünstig und einfach handhabbar verbindbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
In allen eingangs genannten Fällen des Standes der Technik ist der Steckerpin nicht in der Lage flexibel in mehreren Richtungen auszuweichen, was notwendig ist, wenn ein elektrisches Steuergerät oder Stecker mit fester Steckerleiste mit dem Verbraucher, z. B. Aktuator verbunden werden soll. In diesem Fall wird der Steckkontakt auf der Verbraucherseite als sogenanntes Mutterteil ausgebildet und die Steckkontakte müssen in mindestens zwei Ebenen flexibel sein, damit die beiden Steckerteile auch unter Berücksichtigung von Toleranzen sich zentrieren und in Einführungsrichtung ohne Spiel zusammengefügt werden können, um zu vermeiden, dass unter Stoß- und Vibrations- und Temperaturbelastung Steckerpin (Vaterteil) und Steckkontakt (Mutterteil) sich bewegen und verschleißen.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die verbraucherseitige Ausbildung der Steckverbindung;
Fig. 2 die Verbindung der Drähte der Verbraucher mit einer zum Steckkontakt führenden Verbindungsleitung;
Fig. 3a bis 3d die Ausbildung und Lagerung des verbrauchsseitigen Steckergehäuses und der Steckerleiste;
Fig. 4 die Befestigung des Steckergehäuses am Gehäuse des Verbrauchers und eine Schutzanordnung für den Steckverbinder und seine Verbindung mit dem Verbraucher.
Fig. 1 zeigt die Seitenansicht auf einen sogenannten Twin-Aktuator, wie er z. B. in der DE 100 02 628 A1 beschrieben ist. Hier ist die Lagerplatte 18 zu sehen, aus der die Enden von vier Wicklungen heraustreten. Diese Wicklungen 1 sind mit einem Stecker 9 zu verbinden. Hier sind Flachbänder 1a in als Schalen ausgebildeten Kunststoffträgern 2 vom Spulenanschluss 3 zum Steckkontakt 9a geführt. Die Kontaktierung des Bandes 1a mit dem Spulenanschluss wird redundant ausgebildet, was durch Kontaktierung 3 und 3a angedeutet ist. Dasselbe gilt für die Verbindungen 4 und 4a der Bänder 1a mit den Steckkontakten 9a.
Entsprechend der Twin Anordnung sind jeweils vier Spulen 1 anzuschließen für zwei Öffner- und zwei Schließmagnete. In der Lagerplatte beider Seiten ist ein nicht gezeichneter Anker gelagert. Auf der linken Seite der Zeichnung ist die Bohrung 17 der Lagerbuchse 5 für den Anker gezeichnet. Auf der rechten Bildseite ist der Sechskant 6 einer Drehstabaufnahme gezeichnet. In diesem Bereich ist die Lagerplatte 18 aufgrund eines mit dem Drehstab verbundenen Drehstabhebels dicker. Außerdem treffen sich hier die Bänder 1a der linken und rechten Spule 1 und 1'. Daher sind jeweils zwei der Bänder 1a und 1'a in diesem Bereich übereinander angeordnet. Aus Montagegründen sind die Kunststoffträger 2 für die verschiedenen Ebenen zweiteilig ausgebildet. Die zweite Ebenen ist mit 2a bezeichnet. Diese Kunststoffträger 2, bzw. 2a sind über Stifte 7, bzw. 7a mit der Lagerplatte 18 verbunden. Beide Kunststoffträger sind über Verbindungselemente, z. B. Zapfen 8 und 8a miteinander verbunden und im oberen Teil 8b verklebt. Dadurch ist der gesamte elektrische Anschluss eine relativ genau tolerierte Montageeinheit, so dass die Anschlüsse der Bänder 1a sich mit den Spulenanschlüssen 3 und 3a decken. Dasselbe gilt für alle Spulen. Damit ist die Basis für eine automatische Montage und redundante Verschweißung gegeben. Die Flachbänder werden vorzugsweise als Stanzgitter ausgebildet. Die Verschweißung der Bänder 1a und der Steckkontakte 9a erfolgt in einer Aufnahmevorrichtung, die so gestaltet ist, dass nach der Verschweißung das Steckergehäuse 9 aufgeschoben werden kann. Dieses wird später in einer speziellen Ausbildung einer Halterung 10 (Aussparung 10a) fixiert. Aussparungen 9b sind für die Montagevorrichtung vorgesehen. Vorteilhaft ist die symmetrische Gestaltung des elektrischen Anschlusses auf der anderen Seite, d. h. an der zweiten Lagerplatte. Für eine hohe Elastizität der Bänder 1a zum beweglichen Stecker 9 sind die Bänder 1a vorzugsweise aus mehreren Lagen zusammengesetzt. Die Halterung 10 ist mittels eines Stifts 17 mit der Lagerplatte 18, also sozusagen mit dem Gehäuse der Aktuatoranordnung verbunden. Dies zeigt auch Fig. 3b.
Alternativ zur Beschreibung der Fig. 1 kann die Verbindungsleitung zwischen der Spule 1 und dem Stecker 9 auch durch einen Runddraht gebildet werden, der vorzugsweise gequetscht ist. Bei Verwendung eines Runddrahts wird man in der Nähe des Steckers 9 und außerhalb der Schale 2, 2a ein flexibles Bandteil zwischenschalten, das mit dem Steckkontakt 9a und dem Runddraht verbunden wird.
Auch wäre die Verwendung einer mehradrigen Litze möglich, die vorzugsweise kleine Einzeldrahtdurchmesser aufweist und damit auch die notwendige Flexibilität aufweist. Hier kann die Verbindung mit den Steckkontakten direkt erfolgen, z. B. mittels einer Doppelkrimpverbindung. Auch kann die Litze zur Anschlußverbindung an ihren Enden gequetscht werden. Im Bereich der mehrlagigen Anordnung ist die Litze flach gequetscht oder gegebenenfalls pressverschweißt.
Fig. 2 zeigt die Anschlüsse einer Spule 1' an den beiden Enden der Spule. Auf der rechten Seite kommt der Wicklungsdraht 11 evt. als Flachdraht aus dem inneren Teil des Wickels der Spule 1' und wird durch Aussparungen 12a des Spulenkörpers 12 zum Spulenanschluss 3' und 3a' geführt. Zur Verbreiterung der Schweißfläche wird der Spulendraht, evt. Flachdraht 11, nach Austritt aus dem Spulenkörper 12 gequetscht. Der Spulenkörper 12 weist hinter dieser Stelle eine Aussparung 12b auf, damit genügend Platzt für die Schweißelektrode vorhanden ist. Das Band 12' ist hier dreilagig gezeichnet.
Für die linke Seite gilt dasselbe. Hier kommt der Spulendraht 11 vom äußeren Ende des Wickels über die Aussparungen zur Spulenkontaktierung. Alternativ sind hier die Bänder 1a' zweilagig ausgebildet. Die Seitenansicht X zeigt im Gegensatz zur rechten Seite den gequetschten Flachdraht mit nach beiden Seiten abgebogenen Lappen 14 und 14a, welche mit dem Band 1a' verschweißt werden. Damit ist eine sichere elektrische Verbindung geschaffen.
Fig. 3a bis 3d zeigen Einzelheiten der steckerseitigen Kontaktierung und des Steckers mit Gehäuse 9 und einen Teilausschnitt der Halterung 10. In der oberen Bildhälfte der Fig. 3a ist die Steckerleiste 15 zu sehen, deren Pins 15a mit einer Leiterplatte 16 eines Steuergerätes verlötet sind. Vorteilhafterweise ist die Steckerleiste 15 schwenkbar gelagert und die Steckerleiste 15 mit Steuergerät 16 wird zur Verbindungsherstellung eingeschwenkt. Strichpunktiert ist das Steckergehäuse 9' des benachbarten Twin Aktuators gezeichnet. Über den Stift 17 ist die Halterung 10 mit der Lagerplatte 18 verbunden. Innerhalb der Halterung 10 ist das Steckergehäuse 9 angeordnet. Es muss ein Spiel S_x aufweisen (sh. Fig. 3b), um in dieser Richtung beweglich zu sein, wenn die Steckerleiste eingeschwenkt wird. Das Steckergehäuse 9 hat Aussparungen für die Kontakte und eine im Zentrum liegende Federabstützung, die anhand der Fig. 3d beschrieben wird. Anstelle des Steuergerätes kann auch die Steckerleiste eines Verbindungssteckers verwendet werden.
Fig. 3c zeigt die Ansicht des Steckergehäuses von oben.
Fig. 3d zeigt einen Schnitt durch die Steckerleiste 15 und das Steckergehäuse 9 mit Steckkontakten 9a und dem damit verbundenen Flachband 1a, welches in Steckernähe zumindest in den Richtungen x und y flexibel sein muss bevor es von den Kunststoffträgern 2, 2a aufgenommen wird. Das Band ist in diesem Bereich z. B. mäanderförmig gelegt. Bei Verwendung einer Litze kann auch eine spiralförmige Gestaltung des flexiblen Teilabschnittes zum Einsatz kommen. Die Freiheit in x-Richtung ist notwendig, damit sich das Steckergehäuse 9 auf die Steckerleiste 15 zentrieren kann. Die Freiheit in y-Richtung ist notwendig, damit das Steckergehäuse 9 mit Steckkontakten 9a auf die Steckerleiste 15 gepresst wird, um Relativbewegungen durch Vibration oder Temperaturausdehnungen im Betrieb zu vermeiden, die den Kontakt zerstören könnten. Hierfür ist im Mittelteil des Steckergehäuses 9 eine Druckfeder 21 angeordnet, welche sich auf eine Federaufnahme 19 abstützt, die ihrerseits über einen Spannstift 22 mit der Halterung 10 verbunden ist. Zur Reduzierung der mechanischen Spannung stützt sich die Druckfeder 21 auf einer eingespritzten Hülse 23 ab. Zur Reduzierung der Reibung wird die Druckfeder auf einer Scheibe 24 mit geringer Reibung gelagert, damit eine Querbewegung des Steckerteils zur Zentrierung leichter möglich ist.
Die y-Bewegung des Steckergehäuses wird nun anhand der Fig. 3a ergänzend beschrieben, nachdem in Fig. 3d die Basis hierfür geschaffen wurde. In der gezeigten Stellung liegt der Bund des Steckergehäuses 9 an der Aussparung 10a der Halterung 10 oben an. Wird nun die Steckerleiste 15 eingeschwenkt, so hat dies zur Folge, dass das Steckergehäuse 9 um S_y vom Anschlag 10a zurückgedrückt wird. Damit ist sichergestellt, dass das Steckergehäuse 9 auf dem Boden der Steckerleiste 15 aufliegt und die vorgenannten Voraussetzungen gegeben sind.
Auf die Verrastung des Steckkontaktes 20 mit dem Steckergehäuses 9 wird nicht eingegangen, da es hierfür viele Lösungen gibt.
In Fig. 3b sind auch die mehrschichtigen Flachbänder 1a in den Schalen 2 und 2a der Ebenen gezeigt.
Fig. 4 zeigt einen Deckel 30, welcher die Lagerplatte 18 fast vollständig und auch die Kunststoffträger 2, 2a, der verschiedenen Ebenen abdeckt. Aussparungen sind lediglich für die Lagerbuchse 5 und den Sechskant der Drehstabaufnahme 6 vorgesehen. Der Kunststoffdeckel 30 schmiegt sich an die Konturen der Spulen 1 und der Kunststoffträger 2, 2a an, wie dies in der Ansicht A gezeigt wird. Da die Federkraft der Druckfeder 21 größer als die Steckkräfte der Kontakte 9a ist, ist diese Kraft nicht vernachlässigbar. Deshalb wird die Halterung 10 aus Alu gefertigt und mit Kunststoff umspritzt und an mehreren Stellen durch z. B. schwalbenschwanzförmige Gestaltungen 27 mit dem Kunststoffdeckel 30 verankert. Dieses dunkel abgesetzte und schraffiert gezeichnete Aluteil ist über den Stift 17 und eine Schraube 25 mit der Lagerplatte 18 verbunden und mit einer Mutter 26 verschraubt. Zusätzlich ist der Deckel 30 über die Lagerplatte 18 geclipst, wie es Schnitt y in der linken oberen Bildhälfte zeigt. Entsprechende Aussparungen in der Lagerplatte sind in Fig. 1 zu sehen.
Für die Montage der Halterung 10 wird das Steckergehäuse in einer nicht gezeichneten Vorrichtung gehalten. Die hierfür notwendigen Aussparungen 9b wurden schon beschrieben.
Mit der beschriebenen Kombination aus Kunststoffträger 2, 2a für die Flachbänder 1a und die Abdeckung durch den Deckel 30 ist auch ein Montageschutz der elektrischen Verbindung gegeben. Das Steckergehäuse 9 ist mit engen Toleranzen positioniert und in zwei Richtungen beweglich.
Damit sind alle Voraussetzungen für eine hoch zuverlässige Steckverbindung mit einem Minimum an gut schweißbaren Kontaktstellen gegeben.

Claims

1. Steckverbindung bestehend aus einem an einem Gehäuse (18) befestigten mehrpoligen Steckergehäuse (9), dessen mutterseitige Steckanschlüsse (9a) mit im Gehäuse (18) befindlichen anzusteuernden elektrischen Verbrauchern (z. B. Magnetwicklungen) (1) verbunden sind und aus einer Steckerleiste (15), deren entsprechend ausgebildete Steckerpins (15a) in das Steckergehäuse (9) einzustecken oder eingesteckt sind, wobei die Steckerpins elektrisch vorzugsweise direkt mit einem Steuergerät verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (9) in einer Halterung (10) untergebracht ist, die ihrerseits mit dem Gehäuse (18) fest verbunden ist, die eine Auslenkung des Steckergehäuses (9) in wenigstens zwei Richtungen (sx, sy) zulässt und dass die Verbindungsleitungen (1a) zwischen den Steckeranschlüssen (9a) und den Wicklungen (1) in der Nähe des Steckergehäuses (9) in wenigstens den beiden Richtungen flexibel ausgebildet sind.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (10) eine Auslenkung des Steckergehäuses (9) in der Einsteckrichtung der Pins (15a) entgegen einer Federkraft (Feder 21) um einen kleinen Weg sy zulässt und dass die zusätzlich wenigstens eine weitere Auslenkung in zu der Einsteckrichtung senkrechten Richtung um einen kleinen Weg sx zulässt.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Verbraucher Wicklungen (1) sind.

4. Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (1a) zwischen dem Wicklungsende und den Steckkontakten (9a) in Kunststoffträgern (2) geführte flexible Leitungen (1a) sind, die in Steckernähe trägerfrei sind.

5. Steckverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (1a) insbesondere mehrlagige Bänder sind.

6. Steckverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen Stanzgitter sind.

7. Steckverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen Litzen sind.

8. Steckverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung aus einem Runddraht und in der Nähe des Steckergehäuses aus einem flexiblen Leitungsteil gebildet ist, das mit dem Runddraht und den Steckkontakten verbunden ist.

9. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Löt- oder Schweißverbindung (3, 3a) zwischen Wicklungsdraht (11) und Verbindungsleitung (1a) redundant ausgebildet ist.

10. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (1a) wenigstens teilweise, insbesondere an den Verbindungsstellen und gegebenenfalls im Bereich mehrlagiger Führung, gequetscht sind.

11. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Löt-, Schweiß- oder sonstige Verbindung (4, 4a) zwischen der Verbindungsleitung (1a) und dem Steckkontakt (9a) redundant sind.

12. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (23, 24) des Steckergehäuses (9) gegenüber der Feder (21) reibungsarm ausgebildet ist.

13. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerleiste (15) einschwenkbar gelagert ist.

14. Steckverbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerleiste (15) das Steuergerät (16) direkt trägt.

15. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Gehäuse (18) befestigbare insbesondere anclipbare Deckel (30) vorgesehen ist, der die Halterung (10) und die Verbindungsleitungen (1a) und deren Anschlüsse (3, 3a, 4, 4a) abdeckt.

16. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Verbindung (4, 4a) zwischen der Verbindungsleitung (1a) und dem Steckkontakt (9a) mittels einer Montagevorrichtung außerhalb des Steckergehäuses (9) erfolgt.

17. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte (9a) bei der Einführung in das Steckergehäuse (9) mittels einer Hilfsvorrichtung zentriert werden.