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Die
Erfindung betrifft ein Steckerelement mit einem sich in eine Steckrichtung
erstreckenden, zur Aufnahme durch ein Gegensteckerelement ausgestalteten
Stecker mit einem Steckerkörper
und wenigstens einer an einer im Wesentlichen parallel zur Steckrichtung
verlaufenden Seite des Steckerkörpers
ausgeformten Haltevorrichtung, die eine mit dem Steckerkörper an
einem Ende fest verbundene und sich im Wesentlichen parallel zur
Steckrichtung erstreckende Rastblattfeder aufweist, deren anderes, in
oder entgegen die Steckrichtung weisendes Ende frei ist und an der
an einer vom Steckerkörper
weg gerichteten Seite ein Rastvorsprung ausgebildet ist, der sich
bei vollständig
in das Gegensteckerelement eingestecktem Stecker im eingesteckten
Bereich des Steckers befindet, wodurch die Haltevorrichtung im Wesentlichen
durchgängig
konvex gekrümmt
ist und beabstandet vom freien Ende der Rastblattfeder am Steckerkörper eine
Anschlagvorrichtung vorgesehen ist, wobei das freie Ende an der
Anschlagvorrichtung anliegt, bevor der zumindest teilweise eingesteckte Stecker
vollständig
in das Gegensteckerelement eingesteckt ist.
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Steckerelemente
mit verrastenden Haltevorrichtungen sind allgemein bekannt und werden
vielfach zur mechanischen Sicherung von elektrischen Steckverbindungen
gegen eine ungewollte Trennung verwendet. Die
US 6,676,433 B1 zeigt Steckerelemente
bestehend aus einem Stecker und einem Gegensteckerelement, das zur
Aufnahme des Steckers ausgestaltet ist. Zur Verrastung mit einer
im Gegensteckerelement vorgesehenen Aufnahme ist der Stecker mit
einer Haltevorrichtung ausgestattet, deren beide Enden einstückig mit
dem Stecker ausgeformt sind. Die Enden der Haltevorrichtung weisen
im Wesentlichen senkrecht zur Steckrichtung vom Stecker weg und
sind an ihrem vom Stecker weg gerichteten Ende mit einem in Steckrichtung
weisenden Biegebalken verbunden. Die vom Stecker weg gerichtete Seite
des Biegebalkens weist einen Rastvorsprung auf. Wird der Stecker
in das Gegensteckerelement eingesteckt, trifft der Rastvorsprung
auf das Gehäuse des
Gegensteckers. Der Biegebalken wird folglich bei weitergehender
Einsteckung in Richtung des Steckerkörpers elastisch verformt. Ist
der Stecker vollständig
in das Gegensteckerelement eingesteckt, drückt der Biegebalken den Rastvorsprung
in die dafür
vorgesehene Aufnahme.
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Bei
der beschriebenen Ausformung der Haltevorrichtung als an beiden
Enden gefasster Biegebalken wird die den Rastvorsprung in die Aufnahme drückende Kraft
im Wesentlichen in den Verbindungspunkten von Biegebalken und senkrecht
zur Steckrichtung ausgeformten Elementen der Haltevorrichtung aufgebracht.
Die den Vorsprung in die Aufnahme drückende Anpresskraft ist im
Vergleich zu der an den Enden auftretenden Belastung gering. Im
eingesetzten Zustand ist der Rastvorsprung durch den nahezu entspannten
Biegebalken annähernd kraftlos
in der Aufnahme gehalten.
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Auch
die
JP 59 149 677 A zeigt
einen Stecker mit einer ähnlich
ausgestalteten Haltevorrichtung, die hier jedoch mit einem konvex
gekrümmten Biegebalken
ausgebildet ist. Durch die gekrümmte Form
sind die wirkenden Kräfte
gleichmäßiger auf
auf den Biegebalken verteilt.
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Die
Haltevorrichtung der
DE
195 02 387 A1 zeigt eine mit ihren beiden Enden mit dem
Steckerkörper
verbundenen Haltevorrichtung mit einem im Wesentlichen gerade ausgeformten
Biegebalken, dessen entgegen der Steckrichtung weisendes Ende über eine
U-förmige
Federhalterung mit dem Steckerkörper
verbunden ist, die einen Großteil
der wirkenden Kräfte
aufnimmt.
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In
der
US 6,250,945 B1 ist
wie in der
US 6,676,433
B1 ein Stecker mit einem Gegensteckerelement beschrieben.
Hier ist die einseitig am Stecker vorgesehene Haltevorrichtung wieder
als Biegebalken ausgeführt.
Jedoch ist der Biegebalken hier nur am gegen die Steckrichtung weisenden
Ende mit dem Stecker einstückig
ausgeformt. Das freie Ende der Haltevorrichtung dient als Hilfsvorrichtung
bei der Kontaktierung und trägt
zur Sicherung der Steckverbindung gegen eine ungewollte Trennung
nicht wesentlich bei.
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Die
den Rastvorsprung in die Aufnahme drückende Kraft wird im Wesentlichen
an diesem festen Ende hervorgerufen; die auftretende Belastung an diesem
Ende ist im Vergleich zur geringen resultierenden Anpresskraft,
die das Rastelement in die Rastöffnung
des Gegensteckers drückt,
hoch.
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Eine ähnliche
Konstruktion wie in der
US 6,250,945
B1 ist in der
US 5,356,304 beschrieben. Ein
Beigebalken drückt
einen Rastvorsprung in eine in einem Gegensteckerelement ausgeformte
Aufnahme, wobei die auf den Rastvorsprung wirkende Anpresskraft
in dem einstückig
mit dem Stecker ausgeformten Ende der Haltevorrichtung aufgebracht
wird. Da der Rastvorsprung hier näher am festen als am freien
Ende ausgeformt ist, ist die resultierende Anpresskraft relativ
hoch. Die hohe auf die Haltevorrichtung wirkende Belastung ist auf
ihr einstückig
mit dem Stecker ausgeformtes Ende konzentriert.
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Die
in der
US 6,997,749
B1 beschriebene Haltevorrichtung ist zungenförmig ausgestaltet,
wobei die mit dem Steckerkörper
einstückig
ausgeformte Rastzunge in ihrer Mitte ein Rastvorsprung aufweist.
Am nicht mit dem Stecker verbundenen Element ist die Zunge verbreitert,
um sie in Richtung des Steckers drücken zu können, was die Steckverbindung
löst.
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Die
den Rastvorsprung in eine Aufnahme des Gegensteckers drückende Kraft
wird auch hier im Wesentlichen am festen Ende der Haltevorrichtung
aufgebracht, wo die Belastung am höchsten ist. An der Position
des Rastvorsprungs ist die wirkende Anpresskraft gering.
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In
der
US 5,562,475 ist
die Haltevorrichtung als einseitig mit dem Stecker fest verbundener,
sich in Steckrichtung erstreckender gerader Balken ausgeformt. An
ihrem nicht fest mit dem Stecker verbundenen Ende knickt die Haltevorrichtung
in Richtung des Steckers ab und stützt sich mit dem in Steckrichtung
weisenden Ende des abgeknickten Abschnitts am Stecker ab. Der Rastvorsprung
befindet sich im Bereich des verjüngten Knicks. Der im Wesentlichen parallel
zur Steckrichtung ausgerichtete Teil der Haltevorrichtung ist deutlich
länger
ausgestaltet als der in Steckrichtung vorne liegende abgeknickte
Teil.
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Auch
hier ist der durch den Ursprung des langen Teils der Haltevorrichtung
hervorgerufene Anteil der Andruckkraft gering im Vergleich zur Belastung der
Haltevorrichtung. Der Anteil an der Andruckkraft, der durch den
verjüngten
Knick aufgebracht wird, ist ebenfalls gering im Vergleich zu der
dort örtlich
begrenzten Belastung.
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Die
US 5,993,237 beschreibt
als Fortsetzung der
US 5,562,475 einen
Stecker, der eine im Wesentlichen ähnliche Haltevorrichtung aufweist.
Jedoch ist die Haltevorrichtung im Bereich des Knicks durch rippenförmige Versteifungselemente
erweitert, die an der dem Steckerkörper zugewandten Seite der
Haltevorrichtung vorgesehen sind. Diese zusätzliche Ausgestaltung verbessert
das Verhältnis
von örtlich
begrenzter Belastung zur Andruckkraft, da die Versteifungselemente
die Belastung aufnehmen und verteilen. Als zusätzlich angesetztes Element
ist eine gleichmäßige Verteilung
der Belastung auf die gesamte Haltevorrichtung nicht gegeben.
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Bei
den in den aufgeführten
Druckschriften beschriebenen Haltevorrichtungen wird die den Rastvorsprung
in die im Gegensteckerelement vorgesehene Aufnahme drückende Kraft
nur in Teilen der Haltevorrichtung aufgebracht, was zu einer ungleichmäßigen, örtlich konzentrierten
Belastung der Haltevorrichtung führt
und im Vergleich hierzu die resultierende Andruckkraft gering ausfällt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, Steckerelemente mit
verbesserter Haltevorrichtungen bereitzustellen, die einen Rastvorsprung in
eine im Gegensteckerelement vorgesehene Aufnahme drücken und
die auftretende Belastung im Wesentlichen gleichmäßig durch
die gesamte Haltevorrichtung aufgenommen wird.
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Diese
Aufgabe wird für
das eingangs genannte Steckerelement erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
beabstandet vom freien Ende der Rastblattfeder am Steckerkörper eine
Anschlagvorrichtung vorgesehen ist, wobei das freie Ende an der
Anschlagvorrichtung anliegt, bevor der zumindest teilweise eingesteckte
Stecker vollständig
in das Gegensteckerelement eingesteckt ist.
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Durch
diese überraschend
einfache konstruktive Maßnahme
ist es möglich,
dass die Anpresskraft über
die durchgängig
konvex gekrümmte Form
der Rastblattfeder im Wesentlichen über ihre gesamte Länge verteilt
wird, ohne dass stark örtlich begrenzte
Belastungen auftreten.
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Die
erfindungsgemäße Lösung kann
durch verschiedene, jeweils für
sich vorteilhafte und beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen
weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungen und die mit
ihnen verbundenen Vorteile wird im Folgenden kurz eingegangen.
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So
kann an einem Stecker mindestens eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung
an wenigstens einer im Wesentlichen parallel zur Steckrichtung ausgerichteten
Seite vorgesehen sein, die eine Steckverbindung aus Stecker und
Gegensteckerelement vor ungewollter Trennung schützt.
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Um
die Steckverbindung noch sicherer gegen die ungewollte Trennung
zu schützen,
können auch
mehrere Haltevorrichtung an geeigneten Flächen vorhanden sein. Spannen
die Haltevorrichtungen Ebenen auf, die sich im Wesentlichen in einer
parallel zur Steckrichtung verlaufenden Gerade schneiden und ist
der Winkel zwischen einer Ebene und einer benachbarten Ebene für alle Haltevorrichtungen gleich
groß,
schützt
dies die Steckverbindung besonders gleichmäßig.
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Die
Haltevorrichtung kann als eine im Wesentlichen durchgängig konvex
gekrümmte
Rastblattfeder mit einem an ihrer vom Steckerkörper abgewandten Seite ausgestalteten
Rastvorsprung ausgeformt sein. Dabei kann die in Steckrichtung weisende
Seite der Rastblattfeder in ihrer Funktion einer Einführschräge gleichen.
Dazu weist die Krümmung der
Rastblattfeder in einen Bereich, der bei dem Einsteckvorgang eine
vordere Kante des Gegensteckerelementes berührt, Tangenten auf, die stumpfe
Winkel mit der Steckrichtung bilden können. Diese Winkel können bei
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung insbesondere größer oder
gleich als 120° sein.
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Der
Rastvorsprung kann dazu dienen, durch die Rastblattfeder in eine
im Gegensteckerelement vorgesehene Aufnahme gedrückt zu werden. Ist seine entgegen
die Steckrichtung weisende Seite im Wesentlichen senkrecht zur Steckrichtung
ausgeformt oder bildet sie mit dieser einen stumpfen Winkel, kann
der Rastvorsprung bei geschlossener Steckverbindung im Wesentlichen
formschlüssig
in die entsprechend ausgeformte Aufnahme greifen. Die Oberfläche dieser
Seite kann auch eine Struktur aufweisen, die eine Verbindung mit
der gegebenenfalls ebenfalls entsprechend strukturierten Oberfläche der
Aufnahme festigen kann. Auch kann die Fläche gekrümmt verlaufen, wobei die Summe
ihrer Normalen parallel zum Steckerkörper zeigt oder Komponenten
aufweist, die in Richtung des Steckerkörpers weisen. Der Rastvorsprung
kann in einem im Wesentlichen am weitesten vom Steckerkörper entfernten
Bereich der Rastblattfeder angeordnet sein.
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Die
in Steckrichtung weisende Seite des Rastvorsprungs kann gegen die
Steckrichtung geneigt sein und mit der Steckrichtung einen stumpfen Winkel
bilden. Insbesondere kann dieser Winkel größer oder gleich als 120° sein. Diese
Seite kann gekrümmt
ausgeformt sein, wobei die Summe ihrer Normalen weg vom Steckerkörper gerichtete
Komponenten aufweist.
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Sowohl
die Ausgestaltung des in Steckrichtung weisenden Bereichs der Rastblatteder
als auch die Ausgestaltung der in Steckrichtung weisenden Seite
des Rastvorsprungs können
gewährleisten, dass
ein Stecker mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung ohne ein
Verhaken mit dem Gegensteckerelement einfach in dieses eingesteckt
werden kann.
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Im
Bereich ihrer Enden kann die Rastblattfeder von ihrer ansonsten
konvex gekrümmten
Form abweichen. So kann es vorteilhaft sein, wenn sich das feste
und insbesondere einstückig
mit dem Steckkörper
ausgeformte Ende vom Steckerkörper wegkrümmt. Dabei
kann es sich soweit krümmen,
bis es im Wesentlichen parallel zum Steckerkörper verläuft, wodurch eine möglichst
großflächige Verbindung
zwischen Rastblattfeder und Steckerkörper entsteht.
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Aus
verschiedenen Gründen
kann es von Vorteil sein, wenn ein Ende frei, also nicht fest verbunden
mit dem Steckerkörper,
ist. In einer solchen Ausgestaltungsform kann sich die Federkonstante der
Haltevorrichtung mit der Einstecktiefe des Steckers ändern.
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Die
resultierende Federkraft kann sich dann in fünf Phasen nicht linear mit
der Verformung der Rastblatteder ändern.
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In
der ersten Phase kann sich das freie, nicht fest mit dem Steckerkörper verbundene
Ende der Rastblatteder in einem Abstand senkrecht zur Steckrichtung
zum Steckerkörper
befinden, der größer oder
gleich Null ist. Wird nun der Stecker in das Gegensteckerelement
eingeführt,
drückt
deren am entgegen der Steckrichtung senkrecht zu dieser stehende äußere Kante
der inneren Wandung auf die als Einführschräge ausgeführte Außenseite der Rastblattfeder
und biegt diese in Richtung des Steckerkörpers. Die der Biegung entgegenwirkende
Federkraft entsteht an dem mit dem Steckerkörper einstückig ausgeformten Ende der
Rastblatteder.
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Wird
der Stecker tiefer in das Gegensteckerelement eingeführt, trifft
in der zweiten Phase das freie Ende auf die Außenseite des Steckerkörpers. Nun
kann die Rastblattfeder in ihrer Funktion einer Blattfeder gleichen,
wobei das freie Ende der Rastblattfeder nur noch parallel zur Steckrichtung
beweglich ist und auf der Außenseite
des Steckerkörpers gleitet.
Die Rastblattfeder verteilt die anliegenden Kräfte gleichmäßig über ihre gesamte Länge auf
ihre beiden Enden und verlängert
sich bei steigendem Anpressdruck weiter. Die Federkonstante ist
hier größer als
in der ersten Phase.
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Wird
der Stecker noch tiefer in das Gegensteckerelement eingeführt, kann
dadurch die Rastblattfeder stärker
verformt werden. Dadurch vergrößert sich
ihre Länge
weiter und das freie Ende bewegt sich parallel zur Steckrichtung
weg von ihrem festen Ende. In Ausbreitungsrichtung des freien Endes
kann eine im Wesentlichen senkrecht zur Steckrichtung weisende Anschlagvorrichtung
vorgesehen sein. Wenn das freie Ende gegen die Anschlagvorrichtung
trifft, wird in der dritten Phase hierdurch die weitere Verlängerung
der Rastblattfeder begrenzt. Die Federkonstante und somit auch der
Anpressdruck des Rastvorsprungs auf die innere Wandung des Gegensteckerelementes
steigen bei weiterer Verformung stark an, da die Rastblattfeder
nun elastisch gestaucht wird.
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Der
womöglich
mit der Rastblattfeder einstückig
ausgeformte Rastvorsprung kann in jeder der bisher beschriebenen
Einsteckphasen mit seiner in Steckrichtung weisenden Fläche auf
die äußere Kante
der inneren Wandung des Gegensteckerelements treffen. Wird dieser
bis zu seiner maximalen Höhe
in das Gegensteckerelement eingeschoben, erreicht die Haltevorrichtung
ihre maximale Verformung.
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Wenn
der Stecker in der fünften
Einsteckphase seine Sollposition im Gegensteckerelement erreicht
hat, kann in der inneren Wandung des Gegensteckerelementes eine
Aufnahme für
den Rastvorsprung vorgesehen sein. Die gespannte Rastblattfeder
drückt
den Rastvorsprung in die Aufnahme, wodurch beide eine formschlüssige Verbindung bilden
können.
Die Rastblattfeder kann sich auch so weit entspannen, dass das freie
Ende nicht mehr an der Anschlagvorrichtung anliegt. Um den Rastvorsprung
jedoch mit einer ausreichenden Federkraft in der Aufnahme zu halten,
sollte das freie Ende auch jetzt am Steckerkörper anliegen.
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Das
freie Ende und mit ihm auch die Anschlagvorrichtung können am
entgegen die Steckrichtung weisenden Ende der Rastblattfeder liegen. Sollte
die Anschlagvorrichtung bei einem zum Trennen der Steckverbindung
benötigten
Drücken
auf die Rastblattfeder im Weg sein oder das freie Ende im zusammengesteckten
Zustand besser geschützt werden,
kann das freie Ende der Rastblattfeder auch an ihrem in Steckrichtung
weisenden Ende liegen.
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Um
das freie Ende der Rastblattfeder unabhängig von seiner Lage auch im
nicht zusammengesteckten Zustand gegen eine Überdehnung senkrecht zur Steckrichtung
nach außen
zu schützen, kann
am freien Ende der Rastblattfeder eine mit dem Steckerkörper verbundene
Fangvorrichtung vorgesehen sein. Diese weist senkrecht zur Steckrichtung
einen Abstand zum freien Ende der Rastblattfeder auf, der zumindest
im nicht eingesteckten Zustand des Steckers größer oder gleich Null ist. Die
Fangvorrichtung überragt
das freie Ende des Steckers im Wesentlichen parallel zur Steckrichtung
zumindest teilweise, wodurch eine Auslenkung der Rastblattfeder senkrecht
zur Steckrichtung nach außen
begrenzt ist. Dabei kann die Fangvorrichtung am vom Steckerkörper weg
weisenden Ende der Anschlagvorrichtung mit dieser einstückig ausgeformt
sein.
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Das
freie Ende der Rastblattfeder kann mit einer parallel zum Steckerkörper ausgerichteten
und mit ihr einstückig
ausgestalteten Platte enden, was einen großflächigen Kontakt zur Außenwand
des Steckerkörpers
herstellt und auch mit der Anschlagvorrichtung zusammenwirken kann.
Das freie Ende der Rastblattfeder kann auch verrundet sein, was ebenfalls
einen gut gleitenden Kontakt zwischen ihm und dem Steckerkörper gewährleistet.
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In
zusammengesteckten Zustand von Stecker und Gegensteckerelement kann
die Rastblattfeder aus dem Gegensteckerelement herausragen, so dass
sie von Hand in Richtung des Steckerkörpers gedrückt werden kann. Der mit ihr
gegebenenfalls einstückig
verbundene Rastvorsprung folgt dieser Bewegung und kann so aus der
Aufnahme entfernt werden. Dies ermöglicht eine gewollte Trennung
der Steckverbindung.
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Im
Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen
mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen
Merkmale können
dabei unabhängig
voneinander kombiniert werden, wie dies oben bei den einzelnen vorteilhaften
Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des Steckers mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
und des Gegensteckers in der ersten Einsteckphase;
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2 eine
schematische Darstellung des Steckers mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
und des Gegensteckers in der zweiten Einsteckphase;
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3 eine
schematische Darstellung des Steckers mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
und des Gegensteckers in der dritten Einsteckphase;
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4 eine
schematische Darstellung des Steckers mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
und des Gegensteckers in der vierten Einsteckphase;
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5 eine
schematische Darstellung des Steckers mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
und des Gegensteckers in der fünften
Einsteckphase;
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6 eine
schematische Darstellung des Winkels zwischen dem in Steckrichtung
weisenden Teils der Rastblattfeder und der Steckrichtung;
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7 eine
schematische Darstellung des Rastvorsprungs;
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8 eine
schematische Darstellung der Änderung
der Federkraft der Haltevorrichtung in den fünf Einsteckphasen.
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1 zeigt
schematisch als Schnittdarstellung einen Stecker 1 mit
einer Haltevorrichtung 2 und einer Anschlagvorrichtung 3.
Die Haltevorrichtung 2 und die Anschlagvorrichtung 3 sind
beide an einer parallel zu einer Steckrichtung S ausgerichteten
Seite 4 eines Steckerkörpers 5 ausgestaltet.
Die Haltevorrichtung 2 ist mit einer im Wesentlichen durchgängig konvex
gekrümmten
Rastblattfeder 6 mit einem einstückig mit ihr ausgeformten Rastvorsprung 7 gezeigt.
Die Rastblattfeder 6 ist an ihrem entgegen der Steckrichtung
S weisenden Ende 8 mit dem Steckerkörper 5 einstückig verbunden
dargestellt. Hier nicht gezeigt, aber dennoch möglich, kann das feste Ende 8 auch
an dem in Steckrichtung S weisenden Ende der Rastblattfeder 6 liegen.
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Die
bei einer senkrecht zur Steckrichtung S auf die Rastblattfeder 6 wirkenden
Kraft erzeugt eine ihr entgegen gerichtete Federkraft F, die im
Wesentlichen in dem festen Ende 8 hervorgerufen wird. An einem
gegenüber
zum festen Ende 8 liegenden freien Ende 9 ist
die Rastblattfeder 6 abgeflacht und parallel zur Steckrichtung
ausgeformt. Das freie Ende 9 ist mit einem Abstand A zum
Steckerkörper 5 dargestellt.
Die Anschlagvorrichtung 3 weist senkrecht zur Steckrichtung
S weg vom Steckerkörper 5 und
ist in einem Abstand B zum freien Ende 9 gezeigt. Am ihrem
nach außen
gerichteten Ende schließt
sich eine parallel zur Steckrichtung S ausgerichtete Fangvorrichtung 10 an,
welche das freie Ende 9 der Haltevorrichtung 2 senkrecht
zur Steckrichtung in einem Abstand C überlappt. Sowohl Anschlagvorrichtung 3 als auch
Fangvorrichtung 10 sind zusammen einstückig mit dem Steckerkörper 5 ausgeformt
dargestellt. Kein Element des Steckers 1 berührt ein
angedeutetes Gegensteckerelement 11.
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Wird
der Stecker 1 in Steckrichtung S in den Gegenstecker 11 soweit
eingesteckt, dass eine quer zur Steckrichtung S weisende Kante 13 eine
in Steckrichtung S weisende Seite 14 der Rastblattfeder 6 berührt, beginnt
nun die erste Einsteckphase. Wird der Stecker 1 noch weiter
in den Gegenstecker 11 eingesteckt, wird die Rastblattfeder 6 durch
die im Wesentlichen unverformbare Kante 13 senkrecht zur
Steckrichtung S in Richtung des Steckerkörpers 5 verbogen.
Die dabei im festen Ende 8 erzeugte Federkraft F ist entgegen
dieser Verbiegung gerichtet und steigt bei weiterer Einsteckung
und der dadurch resultierenden weiteren Verformung des festen Endes 8 im Wesentlichen
linear an.
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In 2 ist
der Stecker 1 in Steckrichtung S verschoben gezeigt und
befindet sich teilweise in einer Öffnung 12 des Gegensteckers 11.
Eine quer zur Steckrichtung S weisende Kante 13, die sich
am entgegen der Steckrichtung S liegenden Ende der Öffnung 12 befindet,
berührt
die in Steckrichtung S weisenden Seite 14 der Rastblattfeder 6 und
drückt
dieses in Richtung des Steckerkörpers 5.
Liegt das freie Ende 9 am Steckerkörper 5 an, ist der
Abstand A gleich Null. Wird der Stecker 1 weiter in das
Gegensteckerelement 11 eingesteckt, steigt der Druck weiter
und das freie Ende 9 kann parallel zur Steckrichtung S
weg von dem festen Ende 8 ausweichen. In ihrer Funktion
kann die Haltevorrichtung 2 somit einer Blattfeder gleichen
und die auftretenden Kräfte gleichmäßig über die
gesamte Rastblattfeder 6 auf deren Enden 8 und 9 verteilen.
Dadurch ändert
sich in dieser zweiten Einsteckphase im Vergleich zur ersten Phase
die Federkonstante K der Haltevorrichtung.
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Die
dritte Einsteckphase ist in 3 gezeigt. Der
Stecker 1 ist bis zum Anfang einer als Einlauffase ausgestalteten
und in Steckrichtung S weisenden Seite 15 des Rastvorsprungs 7 in
die Öffnung 12 in Steckrichtung
S eingeschoben dargestellt. Hier nicht gezeigt, kann der Rastvorsprung 7 in
dieser Phase auch so angeordnet sein, dass er sich bereits teilweise
oder sogar vollständig
im eingesteckten Bereich befindet oder das Gegensteckerelement 11 noch nicht
berührt.
Die Rastblattfeder 6 ist weiter in Richtung des Steckerkörpers 5 verformt
dargestellt, wobei sich ihre Länge
L vergrößert hat,
so dass ihr freies Ende 9 nun an der senkrecht zur Steckrichtung
S stehenden Anschlagvorrichtung 3 anliegt; der Ab stand
B ist gleich Null. Dadurch ist eine weitere Längenänderung der Haltevorrichtung 2 in
Steckrichtung S behindert. Wird die Haltevorrichtung 2 weiter
in Richtung des Steckerkörpers 5 gedrückt, kann
das freie Ende 9 nicht mehr ausweichen und die Rastblattfeder 6 wird
elastisch gestaucht, wodurch sich die Federkonstante K weiter ändert. Dies
entspricht auch einer nicht gezeigten Ausführungsform, in der beide Enden 8 und 9 der
Rastblattfeder fest mit dem Steckerkörper 5 verbunden und
gegebenenfalls einstückig
mit diesen ausgeformt sind. Auf eine Anschlag- 3 oder Fangvorrichtung 10 kann
hier gegebenenfalls verzichtet werden.
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In 4 ist
der Rastvorsprung 7 vollständig in das Gegensteckerelement 11 eingesteckt,
was der vierten Einsteckphase entspricht. Die Haltevorrichtung 2 ist
maximal in Richtung des Steckerkörpers 5 verformt,
wobei ihr freies Ende 9 noch immer an der Anschlagvorrichtung 3 anliegt.
Die Rastblattfeder 6 drückt
den Rastvorsprung 7 gegen die Innenseite 16 der Öffnung 12.
Das Gegensteckerelement 11 ist mit einem den Steckerkörper 5 führenden
Element 17 gezeigt. Hier nicht gezeigt, können auch
mehrere Haltevorrichtungen 2 gleichmäßig an den Außenseiten
des Steckerkörpers 5 verteilt
angebracht sein.
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In 5 ist
der Stecker 1 schließlich
in der fünften
Einsteckphase gezeigt und bis zu seiner Sollposition in das Gegensteckerelement 11 eingesteckt. Die
Rastblattfeder 6 drückt
den Rastvorsprung 7 in eine dafür im Gegensteckerelement 11 vorgesehene Aufnahme 18.
Das freie Ende 9 liegt noch immer an der Anschlagvorrichtung 3 an.
Wenn der Rastvorsprung 7 in die Aufnahme 18 gedrückt wird,
kann sich die Rastblattfeder 6 gegebenenfalls auch so weit
entspannen, dass das freie Ende 9 nicht mehr gegen den
Anschlag 3 gedrückt
wird, was hier jedoch nicht gezeigt ist. Um den Rastvorsprung 7 jedoch
mit einer ausreichenden Federkraft F in die Aufnahme 18 drücken zu
können,
sollte das freie Ende 9 auch in dieser Phase am Steckerkörper 5 anliegen.
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6 zeigt
schematisch die Kante 13, welche die in Steckrichtung S
weisende Seite 14 berührt. Eine
in diesem Berührungspunkt
an der Seite 14 anliegende Tangente T bildet mit der Steckrichtung
S den Winkel a. Ist der Winkel a, wie dargestellt, ein stumpfer
Winkel und ist er insbesondere größer oder gleich als 120°, so fungiert
die Seite 14 der Rastblattfeder 6 als Einführschräge. Die
gilt für
alle Einsteckphasen.
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Als
eine weitere mögliche
Ausgestaltungsform ist das feste Ende 8 hier nicht einstückig mit dem
Steckerkörper 5 ausgeformt
gezeigt. Vielmehr ist das feste Ende 8 in eine im Steckerkörper 5 vorgesehene
Aufnahme eingesteckt gezeigt, die das Ende 8 ausreichend
fest um schließt,
so dass es seine Positionsveränderung
in der Aufnahme behält,
auch wenn die Rastblatteder in einer der Einsteckphasen Kräfte auf
dieses Ende überträgt.
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In 7 ist
der Rastvorsprung 7 schematisch dargestellt. Seine in Steckrichtung
S weisende Seite 15 des Rastvorsprungs 7 bildet
mit der Steckrichtung S einen stumpfen Winkel b, der insbesondere
größer oder
gleich 120° ist.
Ist diese 15 Seite gekrümmt,
weisen alle ihre Normalen Komponenten auf, die vom Steckerkörper 5 weg
gerichtet sind.
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Die
entgegen die Steckrichtung S weisende Seite 19 bildet mit
der Steckrichtung S hier einen rechten Winkel c. Der Winkel c kann
jedoch auch größer als
90° sein,
sollte jedoch nicht kleiner als 60° werden. Hier nicht gezeigt,
kann die Seite 19 auch gekrümmt verlaufen und die Summe
ihrer Normalen kann antiparallel zur Steckrichtung S zeigen oder
in Richtung des Steckerkörpers 5 weisende
Komponenten aufweisen. Wenn die Normalen der gekrümmten Seite 19 vom
Steckerkörper 5 weg
weisende Komponenten aufweisen, sollte ihr Winkel mit der Steckrichtung
größer als
120° sein.
Ebenfalls nicht gezeigt, kann die Oberfläche auch strukturiert sein.
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In 8 ist
die Änderung
der Federkraft F in den einzelnen Einsteckphasen 1 bis 5 in
Abhängigkeit
von der Einstecktiefe E dargestellt. In der ersten Phase ist die
Rastblattfeder 6 an ihrem freien Ende 9 noch ungehindert
auslenkbar. Wird der Stecker 1 in den Gegenstecker eingesteckt
und berührt
die in Steckrichtung S weisende Kante 14 der Rastblatteder 6 ab
einer gewissen Einstecktiefe E die quer zur Steckrichtung S weisende
und im Wesentlichen nicht verformbare Kante 13 des Gegensteckers 11,
beginnt die erste Einsteckphase. Wird der Stecker 1 im Folgenden
weiter in den Gegenstecker 11 eingesteckt, so wird die
Rastblattfeder 6 von der Kante 13 in Richtung
des Steckerkörpers 5 verbogen
und ihr freies Ende 9 wird quer zur Steckrichtung S in
Richtung des Steckerkörpers 5 verschoben.
Dadurch verformt sich die Rastblatteder 6 im Wesentlichen
in ihrem festen Ende 8 elastisch. Die hier entstehende Federkraft
F wächst
im Wesentlichen linear mit der Einstecktiefe, bis das freie Ende 9 den
Steckerkörper berührt. Da
die Federkraft F nur im festen Ende 8 aufgebracht wird,
zeigt die Änderung
der Federkraft F mit der Einstecktiefe E in der ersten Phase nur
eine geringe Steigung, was einer kleinen Federkonstante K entspricht.
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In
der zweiten Phase liegt das freie Ende 9 der Rastblattfeder 6 am
Steckerkörper 5 an.
Die Federkraft F wird von der gesamten Rastblattfeder 6 aufgebracht,
die in ihrer Funktion einer Blattfeder gleicht. Daher ist die Federkonstante
K größer als
in der ersten Einsteckphase und die Federkraft F ändert sich
hier stärker
mit der Einstecktiefe E.
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Solange
sich das freie Ende 9 der Rastblattfeder 6 in
Steckrichtung S frei bewegen und auf dem Steckerkörper 5 gleiten
kann, verhält
sich die Rastblattfeder 6 wie eine Blattfeder. Sobald jedoch
die Bewegung des freien Endes 9 in Steckrichtung S durch die
Anschlagvorrichtung 3 begrenzt ist, kann eine weitere Verformung
der Haltevorrichtung 2 senkrecht zur Steckrichtung S in
Richtung des Steckerkörpers 5 nicht
mehr in eine Änderung
der Länge
L umgesetzt werden. Folglich findet bei einer weiteren Verformung der
Haltevorrichtung 2 eine elastische Stauchung der Rastblattfeder 6 statt,
was erneut die grundlegenden Eigenschaften des federnden Systems ändert und die
Federkonstante K erhöht,
was in einer stärker steigenden
Federkraft F bei steigender Einstecktiefe E dargestellt ist.
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In
der vierten Phase ist die maximale Verformung der Haltevorrichtung 2 erreicht.
Der Rastvorsprung 7 ist vollständig durch das Gegensteckerelement 11 aufgenommen.
Würde der
Stecker 1 geringfügig
weiter in Steckrichtung S in die Öffnung 12 eingeführt, so
fände keine
wesentliche Verformung der Haltevorrichtung 2 senkrecht
zur Steckrichtung S in Richtung des Steckerkörpers 5 statt und
die Federkraft F bleibt im Wesentlichen konstant.
-
In
der fünften
Einsteckphase hat der Stecker 1 schließlich seine Sollposition erreicht.
Die wirkende Federkraft F ist geringer als in der vierten Phase,
da der Rastvorsprung 7 senkrecht zur Steckrichtung S in die
Aufnahme 18 ausweichen kann, wodurch sich die Rastblattfeder 6 etwas
entspannt. Geht diese Entspannung so weit, dass sich die Rastblattfeder 6 verkürzt, löst sich
das freie Ende 9 von der Anschlagvorrichtung 3.
In diesem nicht gezeigten Fall funktioniert die Rastblattfeder 6 wieder
wie eine Blattfeder und auch die Federkonstante K wird dementsprechend geringer.
Die Rastblattfeder 6 ist jedoch noch immer ausreichend
gespannt, um den Rastvorsprung 7 in die Aufnahme 18 zu
drücken.
-
Die
in der fünften
Einsteckphase angedeutete Änderung
der Einstecktiefe E ist nur zu Darstellungszwecken gezeigt. In seiner
Sollposition vergrößert sich
die Einstecktiere E des Steckers 1 in der Regel nicht wesentlich.