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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, sowie einen Stecker zur Herstellung einer elektrischen
Steckverbindung mit einem komplementären Stecker gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 11.
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Stand der Technik
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In
der Automobilelektronik werden in elektrischen Steckverbindungen
zwischen Steuergeräten und
Kabelbäumen
häufig
sogenannte Kurzschlussbrücken
eingesetzt, die im nicht gesteckten Zustand bestimmte Stromkreise
kurzschließen.
Beispielsweise werden mit dieser Technik bei Airbag-Steuergeräten die
Zündstromkreise
der Gasgeneratoren gegen eine ungewollte Zündung geschützt. Die Kurzschlussbrücken sind
in der Regel innerhalb eines Gehäuses
des kabelbaumseitigen Steckers angeordnet, dessen Steckgesicht mit
Aufnahmeöffnungen
versehen ist, in die beim Zusammenstecken der beiden Stecker über das
Steckgesicht des gerätefesten
Steckers überstehende
Betätigungszungen
eindringen, wodurch die Kurzschlussbrücken geöffnet werden. Umgekehrt werden
beim Trennen der Steckverbindung die Zungen aus den Öffnungen
herausgezogen, wodurch die mit den Kurzschlussbrücken versehenen elektrischen
Kontakte oder Stromkreise überbrückt bzw.
kurzgeschlossen werden.
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Jedoch
nehmen die Zungen bzw. die Aufnahmeöffnungen in den gegenüberliegenden
Steckgesichtern der beiden Stecker einen nicht unbeträchtlichen
Bauraum ein. Bei Steckverbindungen von Airbag-Steuergeräten geht zum Beispiel für jede Betätigungszunge
bzw. Aufnahmeöffnung
auf den Steckgesichtern der Bauraum für zwei Steckkontakte verloren,
wodurch sich die Anzahl der maximal möglichen Kontakte verringert,
die bei einer gegebenen Größe der Steckgesichter
der Stecker realisiert werden kann.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische
Steckverbindung und einen Stecker der eingangs genannten Art dahingehend
zu verbessern, dass die gesamte Oberfläche der Steckgesichter mit
Kontakten bestückt
werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der mit den Kurzschlussbrücken versehene
Stecker ein bewegliches Kurzschlussbrückenelement umfasst, das eine
Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen
für die
zu überbrückenden
bzw. kurzzuschließenden
Kontakte aufweist und beim Trennen oder Entriegeln der beiden Stecker
in Bezug zum Gehäuse
des Steckerteils verlagert wird, wobei infolge seiner Verlagerung
die elektrischen Kontakte innerhalb des Gehäuses elektrisch miteinander
verbunden bzw. kurzgeschlossen werden.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Kontaktfunktion und die
Kurzschlussfunktion räumlich
zu trennen, indem man die Kurzschlussfunktion von den Steckgesichtern
weg entweder auf deren Rückseite
oder in einen rückwärtigen Teil
des mit den Kurzschlussbrücken
bestückten
Steckers verlagert.
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Durch
die räumliche
Trennung der Kontaktfunktion und der Kurzschlussfunktion werden
an den Steckgesichtern Betätigungszungen
bzw. Aufnahmeöffnungen
entbehrlich, wodurch zum einen die Steckgesichter ohne Beschränkung der
Sicherheit an sämtlichen
Bestückungspositionen
mit Kontakten bestückt
werden können
und zum anderen auch der gestalterische Spielraum bei der Konstruktion
der Stecker vergrößert werden
kann.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kurzschlussbrückenelement mindestens
teilweise aus elektrisch leitendem Material besteht, dass in zusammengestecktem
und/oder verriegeltem Zustand der beiden Stecker Begrenzungsränder der
Durchtrittsöffnungen
die Kontakte allseitig im Abstand umgeben, so dass diese nicht mit dem
Kurzschlussbrückenelement
in Berührung
treten können,
und dass die Begrenzungsränder
beim Trennen oder Entriegeln der beiden Stecker durch Verlagerung
des Kurschlussbrückenelements
gegen die Kontakte anpressbar sind, um diese zu überbrücken oder kurzzuschließen.
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Sofern
ein Teil der Kontakte beim Trennen oder Entriegeln der beiden Stecker
nicht überbrückt werden
soll, weist das Kurzschlussbrückenelement für diese
Kontakt vorzugsweise größere Durchtrittsöffnungen
auf, deren Ränder
in zusammengestecktem und/oder verriegeltem Zustand der beiden Stecker
in einem größeren Abstand
von den Kontakten angeordnet sind und daher beim Trennen oder Entriegeln
der beiden Stecker nicht mit den Kontakten in Berührung kommen.
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Alternativ
kann das Kurzschlussbrückenelement
jedoch auch aus nichtleitendem Material bestehen, wobei es dann
zweckmäßig entweder
elektrisch leitende Kontaktelemente trägt, welche bei der Verlagerung
des Kurzschlussbrückenelements
die elektrischen Kontakte innerhalb des Gehäuses miteinander verbinden,
oder bei seiner Verlagerung elektrisch leitende Kontaktelemente
des Steckers betätigt,
welche dann wiederum die elektrischen Kontakte innerhalb des Gehäuses miteinander
verbinden.
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Damit
dem Steuergerät
eine den Vorschriften widersprechende bevorstehende Trennung der Steckverbindung
angezeigt werden kann, kann es von Vorteil sein, einzelne Kontakte
früher
als andere zu überbrücken oder
kurzzuschließen,
vorzugsweise durch eine geeignete Anordnung oder Ausbildung der
Kontakte und der Kontaktelemente bzw. des Kurzschlussbrückenelements.
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Die
Verlagerung des Kurzschlussbrückenelements
kann im Zuge der eigentlichen Trennung der Steckverbindung erfolgen,
zum Beispiel durch voreilende Stifte oder Zungen im Steckgesicht
des Steckers, wofür
allerdings im Bereich des Steckgesichts Bauraum benötigt wird.
Daher erfolgt die Verlagerung bevorzugt im Zuge einer vorangehenden
Entriegelung der Steckverbindung, indem das Kurzschlussbrückenelement
mit einem zum Verriegeln und Entriegeln der Stecker dienenden beweglichen
Verriegelungselement gekoppelt wird.
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Das
Kurzschlussbrückenelement
selbst weist zweckmäßig die
Form einer mit den Durchtrittsöffnungen
versehenen Platte oder Scheibe auf, die entweder parallel zu ihren
Breitseitenflächen
oder senkrecht dazu verschiebbar ist und somit die Verlagerung translatorisch
erfolgt. Die Richtung der Verschiebebewegung ist zweckmäßig senkrecht
zur Richtung der Relativbewegung der Stecker beim Zusammenstecken,
kann grundsätzlich
jedoch auch parallel dazu sein. Alternativ kann jedoch auch eine
rotatorische Verlagerung des Kurzschlussbrückenelements vorgesehen werden,
zum Beispiel durch Verdrehen, Verschwenken oder Verkippen einer
mit den Durchtrittsöffnungen
versehenen Platte oder Scheibe.
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Die
Erfindung wird vorzugsweise bei Steckverbindungen mit einer hohen
Kontaktzahl und/oder mit einem geringen Platzangebot im Bereich
der Steckgesichter der Stecker eingesetzt, zum Beispiel in der Automobilindustrie
bei Steckverbindungen für Airbag-Steuergeräte, wobei
das Kurzschlussbrückenelement
vorzugsweise im rückwärtigen Teil
eines kabelbaumseitigen Steckers oder auf der Rückseite von dessen Steckgesicht
angeordnet wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend in einigen Ausführungsbeispielen anhand der
zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht einer elektrischen Steckverbindung
aus zwei zusammengesteckten und miteinander verriegelten Steckern,
von denen einer mit Kurzschlussbrücken versehen ist;
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2 eine
teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht entsprechend 1;
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3 eine
etwas andere perspektivische Ansicht der Steckverbindung in entriegeltem
Zustand der beiden Stecker;
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4 eine
perspektivische Detailansicht eines Ausschnitts aus 3,
welche die in entriegeltem Zustand geöffneten Kurzschlussbrücken zeigt;
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5 eine
perspektivische Detailansicht eines entsprechenden Ausschnitts aus 2,
welche die in verriegeltem Zustand geschlossenen Kurzschlussbrücken zeigt;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer entsprechenden Steckverbindung, bei
der jedoch sämtliche
Kabel eines mit einem der Stecker verbundenen Kabelbaums dargestellt
sind;
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7 eine
perspektivische Ansicht der Steckverbindung aus 6 ohne
die Kabel des Kabelbaums;
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8 eine
perspektivische Ansicht einer etwas modifizierten Steckverbindung,
bei der nur ein Teil der Kabel des Kabelbaums kurzgeschlossen wird.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die
in der Zeichnung dargestellte elektrische Steckverbindung besteht
aus zwei komplementären Steckern 2, 4,
die in zusammengestecktem Zustand dargestellt sind. Während der
eine der beiden Stecker 4 einen Teil eines Airbag-Steuergeräts (nicht dargestellt)
bildet, ist der andere Stecker 2 am Ende eines mit dem
Airbag-Steuergerät
zu verbindenden Kabelbaums 8 befestigt.
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Wie
in 6 dargestellt, weist ein solcher Kabelbaum 8 gewöhnlich eine
große
Anzahl von Kabeln 10 auf, die je nach Anzahl der über den
Kabelbaum 8 an das Airbag-Steuergerät angeschlossenen Zündstromkreise
von Gasgeneratoren bzw. Sensorik bis zu 100 oder mehr betragen kann.
Zur Vereinfachung der Darstellung und der Erläuterung ist in den 1 bis 5 nur
ein kleiner Teil dieser Kabel 10 dargestellt, deren Enden 12 in
elektrisch voneinander isolierte Kontaktbuchsen 14 des
Steckers 2 eingeführt
sind. Die Kontaktbuchsen 14 sind innerhalb des Steckers 2 durch
Kurzschlussbrücken
verbindbar, um die Zündstromkreise
der Gasgeneratoren im Falle einer Trennung der Steckverbindung vor
einer ungewollten Zündung
zu schützen.
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Die
beiden Stecker 2, 4 umfassen jeweils ein durch
Spritzgießen
aus Kunststoff hergestellten Gehäuse 16, 18.
Die Unterseite des Gehäuses 16 des kabelbaumseitigen
Steckers 2 und die Oberseite des Gehäuses 18 des am Steuergerät angebrachten
Steckers 4 weisen gegenüberliegende
komplementäre Steckgesichter
(nicht sichtbar) auf, von denen dasjenige des Steckers 2 mit
einem Array von überstehenden
Kontaktstiften versehen ist, welche in zusammengestecktem Zustand
in ein entsprechendes Array von Kontaktbuchsen im Steckgesicht des
anderen Steckers 4 eingreifen.
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Die
beiden Stecker 2, 4 sind mit einem Verriegelungsmechanismus 20 versehen,
mit dem sich eine ungewollte Trennung der beiden zusammengesteckten
Stecker 2, 4 verhindern lässt. Wie am besten in 6 dargestellt,
umfasst der Verriegelungsmechanismus 20 einen Verriegelungshebel 22,
der um eine zur Richtung der Relativbewegung der Stecker 2, 4 bei
der Herstellung der Steckverbindung (Pfeil A) senkrechte Schwenkachse 24 drehbar
am Gehäuse 16 des
Steckers 2 angebracht und zwischen zwei Endstellungen,
einer Verriegelungsstellung (1 und 2)
und einer Entriegelungsstellung (3), verschwenkbar
ist. Der Verriegelungshebel 22 lässt sich mit zwei überstehenden,
im Querschnitt T-förmigen
Verriegelungsnocken 26 am Gehäuse 18 des anderen
Steckers 4 in Verriegelungseingriff bringen, um die Stecker 2, 4 in
einer Stellung fest miteinander zu verriegeln, in der ihre Steckgesichter
unter Eingriff der Kontaktstifte in die Kontaktbuchsen gegeneinander
anliegen.
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Der
Verriegelungshebel 22 besteht im Wesentlichen aus zwei
an entgegengesetzten Seiten des Steckers 2 angeordneten,
zur Schwenkachse 24 koaxialen Verriegelungsscheiben 28,
die durch einen U-förmigen
Griffteil 30 miteinander verbunden sind. Jede der beiden
Verriegelungsscheiben 28 weist eine Kurvenkulisse 32 für den benachbarten
Verriegelungsnocken 26 auf, der sich in der Entriegelungsstellung
durch eine im Querschnitt T-förmige
Einführöffnung 34 im
Rand der Verriegelungsscheibe 28 in deren Kurvenkulisse 32 einführen lässt. Der
Abstand zwischen der Führungsbahn
der Kurvenkulisse 32 und der Schwenkachse 24 nimmt
von der Einführöffnung 34 weg
ab, so dass die beiden Stecker 2, 4 durch Verschwenken
des Verriegelungshebels 22 in Richtung der Verriegelungsstellung
zusammengezogen werden.
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An
Stelle des beschriebenen Verriegelungsmechanismus 20 sind
selbstverständlich
auch andere Verriegelungsmechanismen möglich, wobei die Verriegelung
zum Beispiel über
ein Zahnstangensegment oder eine Hebelabstützung erfolgen kann.
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Die
voneinander isolierten Kontaktstifte am Steckgesicht des Steckers 2 sind
jeweils elektrisch mit einer der hinter dem Steckgesicht angeordneten Kontakthülsen 14 und
damit mit einem der Kabel 10 des Kabelbaums 8 verbunden.
Dieser ist mit seinem Ende durch eine Öffnung 36 an einer
Stirnseite des Steckers 2 ins Innere seines Gehäuses 16 geführt, wo
die einzelnen Kabel 10 in einem axialen und seitlichen
Abstand voneinander rechtwinklig nach unten in Richtung einer Rückseite
des Steckgesichts umgebogen und mit ihren abisolierten freien Enden
in die voneinander getrennten, nach oben offenen metallischen Kontakthülsen 14 eingeführt sind.
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Die
zueinander parallelen zylindrischen Kontakthülsen 14 erstrecken
sich durch eine in den Stecker 2 eingesetzte, als Kurzschlussbrückenelement dienende
rechteckige metallische Matrixplatte 38 hindurch, die bei
den Ausführungsformen
der 1 bis 5 innerhalb des Gehäuses 16 in
Längsrichtung des
Gehäuses 16 (Pfeil
B) zwischen zwei Endstellungen verschiebbar gelagert ist und in
der Nähe
der Schwenkachse 24 zwei nach oben ragende Seitenwangen 40 aufweist.
In diese Seitenwangen 40 ist jeweils ein parallel zur Schwenkachse 24 ausgerichteter
Stift 42 (3) eingesetzt, der durch eine Öffnung in
der benachbarten Seitenwand des Gehäuses 16 in eine exzentrisch
zur Schwenkachse 24 verlaufende gekrümmte Nut (nicht sichtbar) an
der Innenseite der benachbarten Verriegelungsscheibe 28 eingreift,
so dass die Matrixplatte 38 beim Verschwenken des Verriegelungshebels 22 um
wenige Millimeter in Längsrichtung
des Gehäuses 16 verschoben
wird.
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Bei
der Ausführungsform
der 7 erstreckt sich demgegenüber ein über die Innenseite jeder Verriegelungsscheibe 28 überstehender
Stift 44 durch eine Öffnung
in der benachbarten Gehäusewand
und durch eine geeignet geformte Nut 46 in der benachbarten
Seitenwange 40, wodurch ein entsprechendes Ergebnis erzielt
wird.
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Bei
den Ausführungsformen
in den 1 bis 7 weist die Matrixplatte 38 für den Hindurchtritt der
Kontakthülsen 14 eine
der Anzahl und Anordnung der Kontakthülsen 14 entsprechende
Anzahl von Durchtrittsöffnungen 48 mit
einem etwa kreisförmigen Öffnungsquerschnitt
auf, der in Richtung des Pfeils B einseitig mit einer Ausbuchtung 50 versehen ist.
Der Öffnungsquerschnitt
der Durchtrittsöffnungen 48 ist
etwas größer als
der Außenquerschnitt der Kontakthülsen 14,
so dass die Ränder
der Öffnungen 48 in
der einen Endstellung der Matrixplatte 38, entsprechend
der Verriegelungsstellung des Verriegelungshebels 22, um
den gesamten Umfang der Kontakthülsen 14 herum
im Abstand von diesen angeordnet sind, wie am besten in 4 dargestellt.
Demgegenüber
liegt in der anderen Endstellung der Matrixplatte, entsprechend
der Entriegelungsstellung des Verriegelungshebels 22, ein
die Ausbuchtung 50 begrenzender Randabschnitt der Durchtrittsöffnungen 48,
der einen dem Krümmungsradius
der Umfangsfläche
der Kontakthülsen 14 entsprechenden
Krümmungsradius
aufweist, einseitig flächig
gegen die Kontakthülsen 14 an,
wie am besten in 5 dargestellt, wodurch sämtliche
Kontakthülsen 14 durch
die Matrixplatte 38 elektrisch miteinander verbunden bzw.
kurzgeschlossen werden.
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Bei
der in 8 dargestellten Ausführungsform weist die Matrixplatte 38 hingegen
neben den etwa kreisförmigen
Durchtrittsöffnungen 48 noch zwei
unterschiedlich große
rechteckige Durchtrittsöffnungen 52, 54 auf.
Durch die kleinere dieser Durchtrittsöffnungen 52 erstreckt
sich ebenfalls eine einzige Kontakthülse 14 (nicht dargestellt),
die jedoch im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform
in der Entriegelungsstellung des Verriegelungshebels 22 nicht
mit dem Rand der Durchtrittsöffnung 52 in
Berührung
kommt, so dass das in diese Kontakthülse 14 eingeführte Kabel 10 nicht
mit den Kabeln 10 kurzgeschlossen wird, deren Kontakthülsen sich
durch die etwa kreisförmigen
Durchtrittsöffnungen 48 der
Platte 38 erstrecken. Entsprechendes gilt auch für die Kabel 10,
die in die Kontaktbuchsen 14 innerhalb der größeren rechteckigen
Durchtrittsöffnung 54 eingeführt und
ebenfalls von der Überbrückung ausgenommen
sind.