DE102005048540A1

DE102005048540A1 - Steckkraftreduzierte elektrische Steckverbindung

Info

Publication number: DE102005048540A1
Application number: DE200510048540
Authority: DE
Inventors: Kenan Dogan; Chris Schimmel; Timo Gaiser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-12
Also published as: WO2007042534A1

Abstract

Um eine gute Montierbarkeit bei vielpoligen Steckverbindungen zu erreichen, werden niedrige Steckkräfte gefordert. DOLLAR A Dies gelingt erfindungsgemäß mit einer elektrischen Steckverbindung (1), indem bei einer vertikalen Steckrichtung (Pfeilrichtung 17) zum Zusammenfügen von Stecker (2) und Gegenstecker (3) eine horizontale Kontaktierungsrichtung (Pfeilrichtung 19) erzielt wird, welche eine Kontaktierung von Messerleisten (6) des Gegensteckers (3) und Kontakten des Steckers (2) (12) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine steckkraftreduzierte elektrische Steckverbindung, bestehend aus einem vielpoligen Stecker und einem hierzu korrespondierenden vielpoligen Gegenstecker, wobei der Gegenstecker Messerleisten umfasst, die bei hergestellter elektrischer Steckverbindung mit Kontakten des Steckers zusammenwirken, wobei diese hergestellte Steckverbindung wieder lösbar ist.

Gemäß dem Stand der Technik erfolgt die Kontaktierung von elektrischen Steckverbindungen durch ein Aufeinanderstecken der Kontakte auf die Messerleisten. Beispielsweise umfasst dabei der Stecker Kontakte und der Gegenstecker Messerleisten. Dabei wer den die Kontakte nahezu vertikal in Steckrichtung des Steckers auf den Gegenstecker und damit auf die Messerleisten aufgesteckt. In der Regel haben die Kontakte biegsame Elemente, sogenannte Kontaktfedern. Diese üben Kontaktnormalkräfte aus, die im gesteckten Zustand jeweils auf die Messerleisten wirken, um eine sichere Kontaktierung zu gewährleisten. Bei Auf- und Absteckvorgängen sind jedoch über die Kontaktnormalkräfte hinaus Steckkräfte zu überwinden, die durch Reibung, aber auch durch die Kontaktierung der Gehäuse der einzelnen Stecker entstehen.

Im Allgemeinen gelingt es bei elektrischen Steckverbindungen, die wenige Pole aufweisen, die Steckkraft derart auszulegen, dass sie ergonomisch ausführbar ist.

Sofern vielpolige Stecker vorhanden sind, sind unterschiedliche Lösungsansätze, insbesondere sogenannte Andrucksteckverbinder bekannt, bei denen über Hebel oder Hebeltechnik oder Rotationsmechanismen zusätzliche Kräfte für die Herbeiführung der elektrischen Steckverbindung aufgebracht werden.

Gemäß der DE 22 45 033 A1 ist eine elektrische Steckverbindung für Kraftfahrzeuge bekannt. Ein so genannter Andruck-Steckverbinder weist in seinem Gehäuse eine Vielzahl von Einstecköffnungen auf, in denen Kontaktfedern angebracht sind. Mittels einer drehbaren Schaltwelle wird eine Betätigungseinrichtung zum Andrücken und Lösen von Kontakten bewegt.

Aus der DE 23 49 415 A1 ist eine elektrische Steckverbindung bekannt, bei der der Stecker mittels einer in Steckrichtung über den ersten Stecker hinausragenden Arretierungsvorrichtung mit dem Gegenstecker verriegelbar ist, wobei die Arretierungsvorrichtung mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden ist. Dabei führt jedoch die Betätigungsvorrichtung eine rotatorische Bewegung aus.

Aus der US 4,627,481 ist ein Andruck-Steckverbinder für ein elektrisches System bekannt, bei welchem in einem ersten Steckerteil angeordnete Kontakte mittels einer Betätigungseinrichtung mit in einem zweiten Steckerteil befestigten Gegenkontakten lösbar verbindbar sind, wobei die elektrischen Verbindungen durch ein Einführen der Gegenkontakte in die Kontakte erfolgt und wobei durch eine lineare Bewegung der Betätigungseinrichtung innerhalb des ersten die elektrischen Kontakte aufweisenden Steckerteils die elektrischen Kontakte mit jeweils einem elektrischen Gegenkontakt fixiert werden.

Nachteile des Standes der Technik

Der Stand der Technik weist insbesondere den Nachteil auf, dass bei vielpoligen Steckverbindern sich die Steckkräfte, die für die einzelnen Kontakte aufzubringen sind, addieren, so dass erhöhte Steckkräfte notwendig sind. Um die Steckkräfte zu überwinden, werden gemäß dem Stand der Technik komplexe Lösungen mittels Hebel oder sonstigen Mechaniken oder Schaltwellen vorgeschlagen. Diese erfordern jedoch einen hohen konstruktiven Aufwand und sind zudem kostenintensiv in ihrer Herstellung.

Zu den aufzubringenden Kräften zur Herstellung der Kontaktierung ist auch die Steckkraft hinzuzuaddieren, die dadurch entsteht, dass die beiden Stecker, d. h. ein Stecker und ein Gegenstecker mit ihren einzelnen Gehäusen zusammengeführt werden. Entsprechende Reibkräfte zwischen den beiden Gehäusen, insbesondere durch Dichtungselemente, sind ebenfalls zu überwinden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Montierbarkeit bei vielpoligen Steckverbindungen derart auszugestalten, dass nur geringe Steckkräfte zur Herbeiführung der elektrischen Steckverbindung notwendig sind.

Lösung der Aufgabe

Der Kerngedanke der Lösung der Aufgabe ist es, eine Steckverbindung vorzuschlagen, in der bei einer vertikalen Steckrichtung von Stecker und Gegenstecker eine anders gerichtete Kontaktierungsrichtung zur Herbeiführung der Kontaktierung zwischen Kontakt und Messerleisten ausgelöst wird.

Somit wird als Lösung vorgeschlagen, die Kontakte auf einem kammartigen Element innerhalb des Steckers anzuordnen und das kammartige Element innerhalb der Steckverbindung beweglich zu gestalten und zwar in der Art, dass durch Lageänderung des kammartigen Elements während oder nach Herbeiführung der Steckverbindung Messerleisten und Kontakte in Eingriff bringbar sind.

Vorteile der Erfindung

Eine Vorteil der Erfindung besteht darin, dass vielpolige Steckverbindungen mit einer reduzierten Steckkraft herstellbar sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die eigentliche Steckkraft und die Kontaktierungskraft zur Herbeiführung der Kontaktierung zwischen Messerleisten und Kontakten voneinander getrennt sind.

Zunächst werden Stecker und Gegenstecker gegeneinander geführt und vorzugsweise vertikal in einer Achse aufeinander gesteckt. Sind Stecker und Gegenstecker ineinander geführt, so durchdringen Messerleisten, die innerhalb des Gegensteckers angeordnet sind, ein innerhalb des Steckers senkrecht zur Steckrichtung verschieblich gelagertes kammartiges Element. Das kammartige Element weist im selben Rastmaß wie die Anordnung der Messerleisten innerhalb des kammartigen Elements Ausnehmungen auf, die im gesteckten Zustand von den Messerleisten durchdrungen werden können. Diese Ausnehmungen weisen eine Größe auf, die mindestens dem Querschnitt der jeweiligen Messerleisten entsprechen. Die Ausnehmungen sind elektrisch isoliert, so dass außer einer möglichen, aber nicht zwingenden mechanischen Kontaktierung zwischen Stecker und Gegenstecker keine weitere Kontaktierung erfolgt.

Dieses kammartige Element weist eine flache, ebene Ausbildung auf. Vorzugsweise sind die entsprechenden Ausnehmungen wabenförmig gestaltet, wobei die einzelnen Waben zwei Bereiche umfassen. Der erste Bereich dient dazu, während des vertikalen Steckvorgangs die Messerleiste aufzunehmen. Dabei wird keine oder nur eine geringe Kraft benötigt, um die Messerleiste in diese waben förmige Ausbildung hineinzuführen. Der zweite Bereich ist derart ausgestaltet, dass er sich räumlich an den ersten Bereich anschließt, jedoch derart bemessen ist, dass der innerhalb des weiteren Bereichs angeordnete Kontakt die jeweilige Messerleiste kontaktiert. Der jeweilige Kontakt selbst ist mit einem elektrischen Leiter verbunden, der jeweils aus dem Stecker geführt ist.

Das kammartige Element ist derart innerhalb des Steckers angeordnet, dass bei Aufstecken des Steckers auf den Gegenstecker die Messerleisten des Gegensteckers im ersten Bereich des kammartigen Elements aufgenommen werden. Durch weiteres Aufstecken des Steckers senkrecht auf den Gegenstecker wird durch eine Umlenkung erreicht, dass sich das kammartige Element horizontal innerhalb des Steckers verschiebt und damit die Messerleisten von dem ersten Bereich in den zweiten Bereich übergehen und von dem auf dem kammartigen Element angeordneten Kontakt kontaktiert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontakte, die auf dem kammartigen Element angeordnet sind, federartig innerhalb dieser wabenförmigen Ausbildung angeordnet.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung besteht darin, dass die Kontakte aus metallischen Clips bestehen, die in die wabenförmige Ausbildung steckbar sind.

Aufgrund dieser federartigen Ausgestaltung der Kontakte ergibt sich wiederum der Vorteil, dass Rüttel- und Schüttelbewegungen sowie Reibkorrosionen zwischen Messerleisten und Kontakten zumindest teilweise ausgeglichen werden können.

Das kammartige Element, zusammen mit den Kontakten, kann auf verschiedene Art und Weise innerhalb des Steckers in horizontaler Richtung bewegt werden.

Die einfachste Ausführung besteht darin, dass nach Herstellung einer Primärverriegelung zwischen Stecker und Gegenstecker durch eine weitere Betätigung, beispielsweise durch horizontales Verschieben des kammartigen Elements, die Kontakte mit den Messerleisten in Eingriff bringbar sind. Hierzu wird vorteilhafterweise auch vorgeschlagen, dass entsprechende Betätigungselemente an den Außenwandungen der Stecker vorgegeben sind, um ein einfaches Bedienen des kammartigen Elements zu ermöglichen.

Eine weitere erfindungsgemäße und vorteilhafte Ausbildung des kammartigen Elements besteht darin, dass dieses auf Rampen oder Kulissen angeordnet ist, die derart ausgebildet sind, dass durch weitere Ausführung der Steckbewegung in vertikaler Richtung das kammartige Element in horizontaler Richtung selbsttätig geführt wird.

Eine besondere Ausführungsform besteht darin, dass beim Aufsteckvorgang von Stecker und Gegenstecker zunächst die Messerleisten das kammartige Element zumindest teilweise durchdringen und gleichzeitig oder auch darauffolgend das kammartige Element mit einer Kulisse in Eingriff kommt, die innerhalb des Gegensteckers angeordnet ist. Die Kulisse weist zumindest eine Kulissenbahn auf, die derart ausgebildet ist, dass durch die Vertikalbewegung des Steckers auf den Gegenstecker eine Horizontalbewegung des kammartigen Elements ausgeübt wird. Dadurch ergibt es sich vorteilhafterweise, dass durch die Ausführung der Vertikalbewegung von Stecker und Gegenstecker zueinander, die Kontaktierung zwischen Messerleisten und Kontakten in dem kammartigen Element selbsttätig erfolgt.

Eine andere Ausführungsform der Kulisse kann darin bestehen, dass die Kulisse rampenartig ausgebildet ist, wobei am Ende der Rampe eine Verrastung des kammartigen Elements erfolgt. Dies bringt insbesondere den Vorteil mit sich, dass eine sichere Kontaktierung erfolgt. Erst durch Zerstörung dieser Rastverbindung kann eine Lösung der Steckverbindung zwischen Stecker und Gegenstecker erfolgen.

Es ist nicht notwendig, dass die Kulissen selbst innerhalb des Gegensteckers angeordnet sind. Vielmehr können die Kulissen überall an Stecker und Gegenstecker dort angebracht sein, wo sie die von der vertikalen Richtung losgelöste weitere Bewegungsrichtung des kammartigen Elements bewirken.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung kann darin bestehen, dass das kammartige Element gleichzeitig als Sekundärverriegelung ausgebildet ist. Zusätzlich zu den beiden Aufgaben bewirkt die Sekundärverriegelung hier eine lösbare Verriegelung zwischen Stecker und Gegenstecker.

Ein nicht zu vernachlässigender Vorteil der Erfindung besteht darin, dass innerhalb der erfindungsgemäßen Steckverbindung, bestehend aus Stecker und Gegenstecker, zusammen mit dem kammartigen Element zur Herbeiführung der Kontaktierung zwischen den Kontakten und den Messerleisten, ausreichend Raum besteht, um eine Sekundärverriegelung anzuordnen. Daher kann unabhängig davon, ob eine vielpolige Steckverbindung mit oder ohne Sekundärverriegelung ausgebildet ist, die erfindungsgemäße Ausbildung angewendet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.
Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung, bestehend aus Stecker und Gegenstecker sowie einem innerhalb der Steckverbindung angeordneten kammartigen Element, wobei das kammartige Element unmittelbar vor der Kontaktierung mit den Messerleisten dargestellt ist;
2 eine schematische Darstellung eines Teils des erfindungsgemäßen kammartigen Elements;
3 eine schematische Darstellung auf einen Teil des kammartigen Elements, wobei Messerleisten in einem ersten Bereich der wabenförmigen Ausbildung angeordnet sind;
4 eine schematische Darstellung auf einen Teil des kammartigen Elements, wobei Messerleisten in einem weiteren Bereich der wabenförmigen Ausbildung angeordnet sind.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist perspektivisch teilweise im Schnitt die elektrische Steckverbindung 1 dargestellt. Die elektrische Steckverbindung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Stecker 2 und einem mit dem Stecker 2 korrespondierenden Gegenstecker 3. Der Gegenstecker 3 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar mit einem Aggregat 4 gekoppelt. Der Gegenstecker 3 umfaßt ein Gehäuse 5, wobei innerhalb des Gehäuses 5 Messerleisten 6 in unterschiedlicher oder gleichmäßiger Anordnung vorgesehen sind. Aus Vereinfachungsgründen sind hier wenige Messerleisten 6 dargestellt. Die Messerleisten 6 sind bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel pinartig ausgebildet und derart ausgerichtet, dass sie in Richtung des Steckers 2 weisen. Ferner sind sie parallel zur Steckrichtung 17 von Stecker 2 und Gegenstecker 3 ausgerichtet.
Der Stecker 2 umfaßt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein kammartiges Element 7, das vorzugsweise eben ausgebildet ist und eine Vielzahl von Waben 8 zeigt.
Die Waben 8, wie auch in den 3 und 4 näher dargestellt, umfassen im Wesentlichen zwei Bereiche.
Der erste Bereich 9 der jeweiligen Waben 8 ist derart ausgebildet, dass die in dem Gegenstecker 3 angeordneten Messerleisten 6 ungehindert zumindest teilweise durch das kammartige Element 7 hindurchführbar sind. Im Bereich der Verengungen, d.h. im weiteren Bereich 10 der Waben 8, die insbesondere durch eine Verengung des jeweiligen Durchmessers der Waben 8 ausgebildet sind, befindet sich der sogenannte Kontaktierungsbereich 11. Innerhalb des Kontaktierungsbereichs 11 ist die Anordnung von Kontakten 12 des Steckers 2 vorgesehen. Diese Kontakte 12 sind vorzugsweise klammerartig ausgebildet und weisen metallische Oberflächen auf. Ihr Abstand zueinander ist derart bemessen, dass diese zumindest die Breite der Messerleisten 6 oder eine geringere Breite aufweisen.
Ferner weist das kammartige Element 7, wie es in 1 und 2 dargestellt ist, Ausnehmungen 14 sowie Führungsmittel 15 auf. Die Ausnehmungen 14, die bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des kammartigen Elements 7 mittig und im Abstand zueinander angeordnet sind, wirken mit Kulissen 16 (1), die innerhalb des Gegensteckers 3 angeordnet sind, zusammen.
Bei der Herbeiführung der elektrischen Steckverbindung 1 durch Führen des Steckers 2 in Steckrichtung 17 auf den Gegenstecker 3, wie in 1 dargestellt, wird zunächst der Stecker 2 in den Gegenstecker 3 eingeführt. Sobald eine Führung erfolgt und die entsprechende Steckkraft überwunden ist, kommt das kammartige Element 7 bzw. dessen Ausnehmungen 14 mit den entsprechenden Führungsmitteln 15 in Eingriff. Die Kulissen 16 weisen Kulissenbahnen 18 auf, in denen die Ausnehmungen 14 bzw. die Führungsmittel 15 des kammartigen Elements 7 gleiten. Durch die Vertikalbewegung des Steckers 2 in Steckrichtung 17 wird zunächst das kammartige Element 7 in die gleiche Richtung geführt, bis die Messerleisten 6 den ersten Bereich 9 der Wabe 8 zumindest teilweise durchdrungen haben. Sobald dieser Bereich erreicht wird, kontaktiert auch die Ausnehmung 14 (2) und deren Führungsmittel 15 (2) des kammartigen Elements 7 mit den Kulissen 16. Durch ein Weiterführen des Steckers 2 in Steckrichtung 17 wird bewirkt, dass das kammartige Element 7 entlang der Kulisse 16 insbesondere die Ausnehmungen 14 in den Kulissenbahnen 18 geführt werden, wodurch eine Horizontalbewegung (Pfeilrichtung 19) des kammartigen Elements 7 erfolgt. Durch diese Bewegung des kammartigen Elements 7 in diese Pfeilrichtung 19 wird bewirkt, dass die Messerleisten 6, die diesen ersten Bereich 9 der Wabe 8 durchdrungen haben, in den weiteren Bereich 10 überführt werden und dort in den, in 2 dargestellten, Kontaktierungsbereich 11 gelangen. Innerhalb des Kontaktierungsbereichs 11 kontaktieren die angeordneten Kontakte 12 mit den Messerleisten 6. Auf den einzelnen Kontaktierungsbereichen 11 sind, so wie in 1 schematisch für einen Kontaktierungsbereich 11 dargestellt, Kontakthalter 20 vorgesehen. Diese Kontakthalter 20 dienen dazu, ein Kabel eines in den Stecker 2 geführten Kabelbaums (in den Zeichnungen nicht dargestellt) aufzunehmen und eine elektrische Steckverbindung 1 zwischen dem Kabel und dem Kontakt 12 innerhalb des Kontaktierungsbereichs 11 des kammartigen Elements 7 bereitzustellen.
Vorzugsweise sind federartige Elemente innerhalb des Gegensteckers 3 vorgesehen, die bewirken, dass bei Entnahme des Steckers 2 aus dem Gegenstecker 3 das kammartige Element 7 entgegen der Horizontalbewegung (Pfeilrichtung 19) entlang der Kulissenbahn 18 bewegt wird, und zwar so weit bis die Messerleisten 6 von dem kammartigen Element 7 wieder freigegeben sind.

Claims

Elektrische Steckverbindung, bestehend aus einem vielpoligen Stecker und einem hiermit korrespondierenden vielpoligen Gegenstecker, wobei der Gegenstecker Messerleisten umfaßt, die bei hergestellter elektrischer Steckverbindung mit Kontakten, die in dem Stecker angeordnet sind, zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (12) innerhalb des Steckers (2) derart angeordnet sind, dass bei oder nach Herbeiführung der elektrischen Steckverbindung (1) in Steckrichtung (17) in einer von der Steckrichtung (17) losgelösten anderen weiteren Richtung die Kontaktierung von Messerleisten (6) und Kontakten (12) erfolgt.
Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (12) auf einem kammartigen Element (7) angeordnet sind und das kammartige Element (7) innerhalb der elektrischen Steckverbindung (1) beweglich gelagert ist, derart, dass durch Lageänderung des kammartigen Elements (7) nach Herstellung der elektrischen Steckverbindung (1) Messerleisten (6) und Kontakte (12) in Eingriff bringbar sind.
Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kammartige Element (7) entlang einer Kulisse (16) führbar ist.
Steckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (16) innerhalb des Gegensteckers (3) angeordnet ist.
Steckverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das kammartige Element (7) über Hilfsmittel verfügt, die außerhalb des Steckers (2) erreichbar sind, die wiederum zur Führung des kammartigen Elements (7) vorgesehen sind.
Steckverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kammartige Element (7) gleichzeitig als Sekundärverriegelung der elektrischen Steckverbindung (1) ausgebildet ist.
Steckverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (12) als federartige Klammern ausgebildet sind.
Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (12) innerhalb einer durch das kammartige Element (7) gebildeten Ebene angeordnet sind.
Steckverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kammartige Element (7) wabenförmig ausgestaltete Bereiche (9, 10) umfasst, die in Längserstreckung des kammartigen Elements (7) wechselweise einen ersten (9) und einen weiteren Bereich (10) aufweisen.
Steckverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (9) Abmessungen aufweist, die größer als der Querschnitt der aufzunehmenden Messerleisten (6) sind.
Steckverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Bereich (10) Abmessungen aufweist, die gleich oder geringfügig geringer sind als die aufzunehmende Messerleiste (6).
Steckverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Bereich (10) die Kontakte (12) umfasst.