DE102013018160B3

DE102013018160B3 - Elektrische Steckverbindung

Info

Publication number: DE102013018160B3
Application number: DE102013018160.7A
Authority: DE
Inventors: Edwin Haas; Frank Schwabbauer; Jürgen Winkler; Wolfram Hohmann
Original assignee: Wieland Electric GmbH
Current assignee: Wieland Electric GmbH
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: ES2671787T3; EP2882049A1; DE202014001510U1; CA2873635A1; US9450334B2; CA2873635C; PL2882049T3; EP2882049B1; US20150180167A1

Abstract

Elektrische Steckverbindung umfassend ein einen oder mehrere Kontaktstifte (3) aufnehmendes Steckerteil (1) und ein einen oder mehrere Buchsenkontakte aufnehmendes Buchsenteil (7) derart, dass bei geschlossener Steckverbindung die Kontaktstifte (3) in die Buchsenkontakte eingesteckt sind mit nach dem Schloss-Schlüsselprinzip zusammenwirkenden Kodierelementen (21) am Steckerteil (1) und am Buchsenteil (7) zur örtlichen Fixierung der beiden Teile in einer vordefinierten Steckposition zueinander und mit einem oder mehreren Vorsprüngen (10) und zu den Vorsprüngen (10) komplementären Ausnehmungen (14) am Steckerteil (1) oder am Buchsenteil (7) derart, dass jeweils ein Vorsprung (10) den Rand der zugeordneten Ausnehmung (14) hintergreifend in der Ausnehmung (14) einliegt und dass die Ausnehmung (14) eine Einsteckaufnahmekammer (15) und eine Arretierungsaufnahmekammer (16) als zwei nebeneinander angeordnete Aufnahmekammern (15, 16) aufweist, wobei ein in Steckrichtung (6) vorderer Einsteckaufnahmekammerrand (17) der Einsteckaufnahmekammer (15) so niedrig ist, dass der zugeordnete Vorsprung (10) ihn in Steckrichtung (6) übergleitet und wobei der Arretierungsaufnahmekammerrand (20) der der Einsteckaufnahmekammer (15) benachbarten Arretierungsaufnahmekammer (16) so hoch ist, dass ein Übergleiten des Vorsprungs (10) über diesen Arretierungsaufnahmekammerrand (20) wirksam verhindert ist, gekennzeichnet durch eine nur in Richtung von der Einsteckaufnahmekammer (15) zur Arretierungsaufnahmekammer (16) vom jeweiligen Vorsprung übergleitbare Kammerzwischenwand (19).

Description

Die vorliegende Verbindung betrifft eine Steckverbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Eine derartige Steckverbindung mit Steckverbindern mit Kontaktstiften am Steckerteil und mit Buchsenkontakten am Buchsenteil, bei welcher bei geschlossener Steckverbindung die Kontaktstifte in die Buchsenkontakte eingesteckt sind, ist beispielsweise aus der EP 2 190 071 bekannt.
Bei derartigen Steckverbindungen ist eine sichere Kontaktierung nur gewährleistet, wenn die Kontaktstifte und die Kontaktbuchsen in vordefinierter Weise sicher ineinander greifen. Hierfür ist es förderlich, wenn das Steckerteil und das Buchsenteil vor dem Schließen der Steckverbindung aus einer vordefinierten Position des Steckerteils und des Buchsenteils zueinander zusammengesteckt werden. Weiterhin förderlich für die Steckverbindung ist es, das Steckerteil und das Buchsenteil aneinander mechanisch zu verriegeln, um ein ungewolltes Herausgleiten der Kontaktstifte aus den Kontaktbuchsen bzw. Buchsenkontakten zu verhindern.
Aus der DE 26 04 896 A1 ist eine weitere Steckverbindung bekannt, bei der bahnführungsartige Kodierelemente am Steckerteil und am Buchsenteil diese beiden Teile vor dem Zusammenstecken in einer vordefinierten Steckposition zueinander zusammenhalten und Verriegelungselemente die beiden Teile im zusammengesteckten Zustand lösbar aneinander fixieren.
Von diesen Überlegungen ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckverbindung anzugeben, welche sowohl ein sicheres Schließen der aus Steckerteil und Buchsenteil bestehenden Steckverbindung gewährleistet, als auch eine sichere Verriegelung der geschlossenen Steckverbindung gewährleistet. Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 in erfinderischer Weise gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche betreffen teilweise vorteilhafte und teilweise erfinderische Weiterbildung.
Die Erfindung kombiniert eine nach dem Schloss-Schlüsselprinzip wirkende Kodierung am Steckerteil und am Buchsenteil einerseits mit einer mechanischen Steckverbinderverriegelung andererseits. Für die Kodierung sind am Steckerteil und am Buchsenteil zwei komplementär zueinander ausgebildete Kodierelemente vorgesehen, welche nach dem Schloss-Schlüsselprinzip ineinandergreifen und welche das Steckerteil und das Buchsenteil in eine vordefinierte Steckposition zueinander ausrichten.
Die Verriegelung weist einen oder mehrere Vorsprünge am Steckerteil oder Buchsenteil und hierzu komplementär ausgebildete Ausnehmungen am entsprechenden komplementären Buchsen- oder Steckerteil auf. Die Vorsprünge hintergreifen dabei Ränder der Ausnehmungen. Die Ausnehmungen sind derart zweigeteilt, dass zwei Aufnahmekammern nämlich eine Einsteckaufnahmekammer und eine Arretierungsaufnahmekammer nebeneinander angeordnet sind. Der Einsteckaufnahmekammerrand ist dabei so niedrig ausgeführt, dass der zugeordnete Vorsprung ihn in Steckrichtung übergleiten bzw. überschnappen kann. Der Arretierungsaufnahmekammerrand hingegen ist so ausgestaltet, dass das Überschnappen bzw. Übergleiten des Vorsprungs wirksam verhindert ist. Zum Verriegeln der Steckverbindung werden deshalb zunächst Steckerteil und Buchsenteil so miteinander versteckt, dass die Vorsprünge die Einsteckaufnahmekammerränder übergleiten, um sodann von der Einsteckaufnahmekammer in die Arretierungsaufnahmekammer überführt zu werden. In der Arretierungsaufnahmekammer ist es dann nicht mehr möglich, den Vorsprung über den Arretierungsaufnahmekammerrand hinweg aus der Arretierungsaufnahmekammer zu lösen.
Dabei ist zwischen der Einsteckaufnahmekammer und der Arretierungsaufnahmekammer eine nur in Richtung von der Einsteckaufnahmekammer her zur Arretierungsaufnahmekammer hin vom jeweiligen Vorsprung übergleitbare Kammertrennwand vorgesehen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Steckverbindung einfach zu verriegeln. Eine Entriegelung der Steckverbindung ist dann nur mit Hilfe eines Werkzeugs möglich. Auf diese Weise ist eine ungewollte Entriegelung der Steckverbindung wirksam verhindert. Zur Erleichterung der Verriegelung der Steckverbindung ist eine Einführschräge im Bereich der Einsteckaufnahmekammer vorgesehen.
Mit der Erfindung ist es somit möglich, die Vorsprünge einfach über die Einführschräge in die Einsteckaufnahmekammer einzubringen und anschließend in die Arretierungsaufnahmekammer zu überführen. Sobald die Verriegelungsvorsprünge ihre Endposition in der Arretierungsaufnahmekammer erreicht haben, ist es nur noch mit Hilfe eines Werkzeugs möglich, die Verriegelungsvorsprünge wieder aus der Arretierungsausnahmekammer heraus zu verfahren, um so die Steckverbindung wieder zu lösen.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die Vorsprünge nicht am Gehäuse des Steckerteils oder Buchsenteils direkt angeordnet sondern sind Bestandteil eines am Steckerteil oder Buchsenteil drehbar angeordneten Drehrings. Vorzugsweise sind die Vorsprünge am Drehring in identischen Abständen äquidistant zueinander angeordnet. Als besonders vorteilhaft hat sich die Anordnung von drei Vorsprüngen an der Innenseite auf dem Innenmantel des Drehrings erwiesen.
Anhand eines in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Steckerteils und eines Buchsenteils in ungestecktem Zustand,
2 als Detail II aus 1 den mindestens einen Vorsprung tragenden Drehring,
3 als Detail III aus 1 eine Ausnehmung mit zwei nebeneinander angeordneten Aufnahmekammern,
4 eine perspektivische Ansicht eines Buchsenteils mit einem im Buchsenteil angeordneten Kodierstift als Kodierelement,
5 die geschlossene Steckverbindung mit miteinander verstecktem Steckerteil und Buchsenteil in einer ohne Werkzeug lösbaren Schließstellung sowie
6 die geschlossene Steckverbindung mit miteinander verstecktem Steckerteil und Buchsenteil in einer ausschließlich mit einem Werkzeug lösbaren Schließstellung.
Das Steckerteil 1 besteht aus einem Steckergehäuse 2 und aus im Steckergehäuse 2 angeordneten Kontaktstiften 3. Am Steckergehäuse 2 ist des Weiteren in Drehrichtung 4 der Drehring 5 drehbar gelagert.
Das Steckerteil 1 wird in Montageendstellung in Steckrichtung 6 auf ein Buchsenteil 7 aufgesteckt. Das Buchsenteil 7 weist an seiner dem Steckerteil 1 zugewandten Stirnseite in den Zeichnungen nicht erkennbare Buchsenkontakte auf. Die Kontaktstifte 3 sind in diese als Steckbüchsen ausgestalteten Buchsenkontakte in Steckrichtung 6 einsteckbar. Das Buchsenteil 7 weist seinerseits ein Buchsengehäuse 8 auf.
Der Drehring 5 trägt auf seinem Außenmantel eine Riffelung 9 und trägt an seiner Innenseite im Ausführungsbeispiel drei äquidistant über den Innenmantel des Drehrings 5 verteilte Vorsprünge 10 wobei in der Darstellung der 2 lediglich ein einziger Vorsprung 10 sichtbar ist. Außerdem trägt der Drehring 5 an seinem Außenmantel eine von der Riffelung 9 freigelassene Indikatornut 11.
In 3 erkennbar ist zunächst ein an dem dem Steckerteil 1 im Montageendzustand zugewandten Ende des Buchsenteils 7 angeordneter Montagekragen 12. Der Montagekragen 12 ist hohlzylinderförmig ausgestaltet und liegt mit seinem Außenmantel im Montageendzustand am Innenmantel des Drehrings 5 an. Die Innenseite des Montagekragens 12 ist über den die Kontaktstifte 3 umfangenden Bereich des Steckerteils 1 stülpbar.
In 3 weiterhin erkennbar ist eine Einführschräge zur mechanischen Einführung des Vorsprungs 10 in die zweitgeteilte Ausnehmung 14 am Montagekragen 12 des Buchsenteils 7. Die Einführschräge ist zweigeteilt. Zunächst weist die Einführschräge einen radialen Einführschrägenbereich 13 auf. An den radialen Einführschrägenbereich 13 schließt sich der axiale Einführschrägenbereich 13' an. Trifft einer der Vorsprünge 10 auf den radialen Einführschrägenbereich 13 der Einführschräge wird er durch weitere Drehung des Drehrings 5 in Drehrichtung 4 in den axialen Einführschrägenbereich 13' geführt. Die Ausnehmung 14 besteht zunächst aus der Einsteckaufnahmekammer 15 und der neben der Einsteckaufnahmekammer 15 in Drehrichtung 4 des Drehrings 5 angeordneten Arretierungsaufnahmekammer 16. Der axiale Einführschrägenbereich 13' ist dabei der Einsteckaufnahmekammer 15, genauer gesagt dem Einsteckaufnahmekammerrand 17 vorgeschaltet. Wird der Vorsprung 10 beim Zusammenfügen des Steckerteils 1 und des Buchsenteils 7 in Steckrichtung 6 über den axialen Einführschrägenbereich 13 geschoben, überwindet der Vorsprung 10 den Einsteckaufnahmekammerrand 17 und rastet so in die Einsteckaufnahmekammer 15 ein.
Die aus dem radialen Einführschrägenbereich 13 und dem axialen Einführschrägenbereich 13' bestehende Einführschräge bildet so eine mechanische Bahnführung für den Vorsprung 10. Beim Zusammenfügen bzw. Zusammenstecken des Steckerteils 1 und des Buchsenteils 7 wird der Vorsprung 10 von der Einführschräge derart zwangsgeführt, dass der Vorsprung 10 den Einsteckaufnahmekammerrand 17 übergleitet und in die Einsteckaufnahmekammer 15 gleichsam einfällt. In dieser Stellung kann der Vorsprung 10 manuell einfach gegen die Steckrichtung 6 wieder über den Einsteckaufnahmekammerrand 17 hinausgezogen werden. Dies entspricht der in 5 dargestellten Schließstellung von Steckerteil 1 und Buchsenteil 7, ohne dass ein Werkzeug zum Lösen beider Teile voneinander benötigt wird. Die Indikatornut 11 verläuft dabei in Steckrichtung 6 linienflüchtig mit dem mittleren Feld der dreigeteilten Anzeige 18. Dieses mittlere Feld der dreigeteilten Anzeige 18 steht für die ohne Werkzeug lösbare, geschlossene Steckverbindung. Im Ausgangszustand des Steckerteils 1 vor der Montage verläuft die Indikatornut 11 linienflüchtig mit dem einen äußeren Feld der Anzeige 18, welches den Öffnungszustand des Drehrings 5 anzeigt.
Zum endgültigen Verschließen der Steckverbindung wird der Drehring 5 weiter in Drehrichtung 4, im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 nach unten gedreht. Hierbei übergleitet der Vorsprung 10 die zwischen der Einsteckaufnahmekammer 15 und der Arretierungsaufnahmekammer 16 angeordnete Kammerzwischenwand 19. Sobald der Vorsprung 10 die Kammerzwischenwand 19 überglitten hat, liegt der Vorsprung 10 fest in der Arretierungsaufnahmekammer 16 ein. Sowohl die Kammerzwischenwand 19 als auch der Arretierungsaufnahmekammerrand 20 sind dabei so hoch, dass der Vorsprung 10 mit Handkraft nicht über die Kammerzwischenwand 19 oder den Arretierungsaufnahmekammerrand 20 manuell abgezogen werden kann. Es wird vielmehr ein Werkzeug benötigt, beispielsweise eine Schrauberklinge, um die Verbindung wieder zu lösen. Dementsprechend verläuft in dieser Schließstellung der Vorrichtung die Indikatornut 11 linienflüchtig mit dem dem äußeren Anzeigefeld in 1 abgewandten, gegenüberliegenden äußeren Anzeigefeld der dreigeteilten Anzeige 18 und signalisiert dem Benutzer somit, dass die Steckverbindung nur mit einem Werkzeug lösbar verschlossen ist (6).
In der perspektivischen Ansicht des Buchsenteils 7 in 4 ist schließlich ein Kodierelement 21 erkennbar. Das Kodierelement 21 ist im Wesentlichen als axialer, sich in Steckrichtung 6 erstreckender Kodierstift ausgestaltet. Dieser Stift weist im Querschnitt eine unregelmäßige Querschnittsform auf. Diese Querschnittsform setzt sich im Wesentlichen aus geschwungenen Nuten 22 und sich an die geschwungenen Nuten anschließenden Stegen 23 zusammen. Die Querschnittsform des Kodierelements 21 besteht also im Wesentlichen aus sich aneinander reihenden konvexen und konkaven Gebilden, zur Bildung einer möglichst einmaligen Schlüsselform.
In den Zeichnungen nicht dargestellt ist die entsprechend ausgebildete Kodierung am Steckerteil 1. Diese Kodierung ist als Hülse bzw. Buchse ausgestaltet und nimmt bei zusammengestecktem Steckerteil 1 und Buchsenteil 7 das Kodierelement 21 vollständig in sich auf. Der Hohlquerschnitt dieser Aufnahmehülse bzw. Aufnahmebuchse ist komplementär zum Volumenquerschnitt des Kodierelements 21 ausgebildet. Mit anderen Worten weist die Aufnahmehülse bzw. Aufnahmebuchse dort wo das Kodierelement 21 konkave Bereiche aufweist, konvexe Bereiche auf. Umgekehrt entsprechen den konvexen Bereichen am Kodierelement 21 konkave Bereiche an der Aufnahmehülse bzw. Aufnahmebuchse. Das stab- oder stiftartige Kodierelement 21 und die Aufnahmehülse bzw. Aufnahmebuchse wirken so nach dem Schloss-Schlüsselprinzip zusammen, wobei die Aufnahmehülse bzw. Aufnahmebuchse dem Schloss und das Kodierelement 21 dem Schlüssel entspricht. Auf diese Weise ist stets sichergestellt, dass beim Zusammenstecken der elektrischen Steckverbindung das Steckerteil 1 und das Buchsenteil 7 in der passenden vordefinierten Position zueinander angeordnet sind und beim Stecken auch die miteinander korrespondierenden Einzelteile sowohl bei den Kontakten als auch bei den übrigen vorbeschriebenen Elementen passgenau aufeinander treffen. Insbesondere trifft der Vorsprung 7 passgenau auf den radialen Einführschrägenbereich 13 bzw. den axialen Einführschrägenbereich 13', um sicher in die Einsteckaufnahmekammer 15 und anschließend die Arretierungsaufnahmekammer 16 überführt zu werden.
Bezugszeichenliste

1: Steckerteil
2: Steckergehäuse
3: Kontaktstift
4: Drehrichtung
5: Drehring
6: Steckrichtung
7: Buchsenteil
8: Buchsengehäuse
9: Riffelung
10: Vorsprung
11: Indikatornut
12: Montagekragen
13: radialer Einführschrägenbereich
13': axialer Einführschrägenbereich
14: Ausnehmung
15: Einsteckaufnahmekammer
16: Arretierungsaufnahmekammer
17: Einsteckaufnahmekammerrand
18: Anzeige
19: Kammerzwischenwand
20: Arretierungsaufnahmekammerrand
21: Kodierelement
22: Nut
23: Steg

Claims

Elektrische Steckverbindung umfassend ein einen oder mehrere Kontaktstifte (3) aufnehmendes Steckerteil (1) und ein einen oder mehrere Buchsenkontakte aufnehmendes Buchsenteil (7) derart, dass bei geschlossener Steckverbindung die Kontaktstifte (3) in die Buchsenkontakte eingesteckt sind mit nach dem Schloss-Schlüsselprinzip zusammenwirkenden Kodierelementen (21) am Steckerteil (1) und am Buchsenteil (7) zur örtlichen Fixierung der beiden Teile in einer vordefinierten Steckposition zueinander und mit einem oder mehreren Vorsprüngen (10) und zu den Vorsprüngen (10) komplementären Ausnehmungen (14) am Steckerteil (1) oder am Buchsenteil (7) derart, dass jeweils ein Vorsprung (10) den Rand der zugeordneten Ausnehmung (14) hintergreifend in der Ausnehmung (14) einliegt und dass die Ausnehmung (14) eine Einsteckaufnahmekammer (15) und eine Arretierungsaufnahmekammer (16) als zwei nebeneinander angeordnete Aufnahmekammern (15, 16) aufweist, wobei ein in Steckrichtung (6) vorderer Einsteckaufnahmekammerrand (17) der Einsteckaufnahmekammer (15) so niedrig ist, dass der zugeordnete Vorsprung (10) ihn in Steckrichtung (6) übergleitet und wobei der Arretierungsaufnahmekammerrand (20) der der Einsteckaufnahmekammer (15) benachbarten Arretierungsaufnahmekammer (16) so hoch ist, dass ein Übergleiten des Vorsprungs (10) über diesen Arretierungsaufnahmekammerrand (20) wirksam verhindert ist, gekennzeichnet durch eine nur in Richtung von der Einsteckaufnahmekammer (15) zur Arretierungsaufnahmekammer (16) vom jeweiligen Vorsprung übergleitbare Kammerzwischenwand (19).
Steckverbindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (10) am Innenmantel eines am Steckerteil (1) oder Buchsenteil (7) angeordneten Drehrings (5) in vorzugsweise identischen Abständen zueinander angeordnet sind.
Steckverbindung nach Anspruch 2 gekennzeichnet durch drei am Innenmantel des Drehrings (5) angeordnete Vorsprünge (10)
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet durch eine der Einsteckaufnahmekammer (15) vorgelagerte Einführschräge.