DE102018107886B4

DE102018107886B4 - Steckverbindersystem mit einem bistabilen Element

Info

Publication number: DE102018107886B4
Application number: DE102018107886.2A
Authority: DE
Inventors: Evgenij Manzula
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2038-04-05
Also published as: WO2019192845A1; DE102018107886A1

Abstract

Steckverbindersystem (1), mit einem ersten Steckverbinderteil (2), das einen ersten Steckabschnitt (22) und zumindest ein an dem ersten Steckabschnitt (22) angeordnetes, erstes elektrisches Kontaktelement (23) aufweist, mit einem an das erste Steckverbinderteil (2) ansetzbaren, zweiten Steckverbinderteil (3), das einen zweiten Steckabschnitt (32) und zumindest ein an dem zweiten Steckabschnitt (32) angeordnetes, zweites elektrisches Kontaktelement (33) aufweist, wobei durch Ansetzen des ersten Steckverbinderteils (2) und des zweiten Steckverbinderteils (3) entlang einer Steckrichtung (E) aneinander der erste Steckabschnitt (22) und der zweite Steckabschnitt (32) steckend miteinander verbindbar sind, um das zumindest eine erste Kontaktelement (23) und das zumindest eine zweite Kontaktelement (33) elektrisch miteinander zu kontaktieren, und mit einem bistabilen Element (24), das an dem ersten Steckverbinderteil (2) angeordnet ist und zwischen einer ersten stabilen Stellung und einer zweiten stabilen Stellung verstellbar ist, wobei das bistabile Element (24) ausgebildet ist, bei Ansetzen des ersten Steckverbinderteils (2) und des zweiten Steckverbinderteils (3) aneinander in Wirkverbindung mit dem zweiten Steckverbinderteil (3) zu gelangen, sodass bei Verstellen des bistabilen Elements (24) aus der ersten stabilen Stellung in die zweite stabile Stellung das zweite Steckverbinderteil (3) gemeinsam mit dem bistabilen Element (24) relativ zu dem ersten Steckverbinderteil (2) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Element (24) zumindest zwei Querstreben (241) aufweist, die bei Verstellen des bistabilen Elements (24) zwischen einer ersten gekrümmten Stellung und einer zweiten gekrümmten Stellung deformiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steckverbindersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Ein derartiges Steckverbindersystem umfasst ein erstes Steckverbinderteil, das einen ersten Steckabschnitt und zumindest ein an dem ersten Steckabschnitt angeordnetes, erstes elektrisches Kontaktelement aufweist. An das erste Steckverbinderteil ist ein zweites Steckverbinderteil ansetzbar, das einen zweiten Steckabschnitt und zumindest ein an dem zweiten Steckabschnitt angeordnetes, zweites elektrisches Kontaktelement aufweist. Durch Ansetzen des ersten Steckverbinderteils und des zweiten Steckverbinderteils entlang einer Steckrichtung aneinander können der erste Steckabschnitt und der zweite Steckabschnitt steckend miteinander verbunden werden, um auf diese Weise das zumindest eine erste Kontaktelement und das zumindest eine zweite Kontaktelement elektrisch miteinander zu kontaktieren. Weiter weist das Steckverbindersystem ein bistabiles Element auf, das an dem ersten Steckverbinderteil angeordnet ist und zwischen einer ersten stabilen Stellung und einer zweiten stabilen Stellung verstellbar ist. Das bistabile Element ist ausgebildet, bei Ansetzen des ersten Steckverbinderteils und des zweiten Steckverbinderteils aneinander in Wirkverbindung mit dem zweiten Steckverbinderteil zu gelangen, sodass bei Verstellen des bistabilen Elements aus der ersten stabilen Stellung in die zweite stabile Stellung das zweite Steckverbinderteil gemeinsam mit dem bistabilen Element relativ zu dem ersten Steckverbinderteil bewegt wird.
Solche Steckverbindersysteme dienen zum Herstellen einer elektrischen Verbindung und können in ganz unterschiedlichen Umgebungen, die ganz unterschiedliche Anforderungen mit sich bringen, eingesetzt werden. So können solche Steckverbindersysteme beispielsweise zum Bereitstellen einer Stromversorgung im Rahmen einer Industrieanlage Verwendung finden. Steckverbindersysteme können aber auch zum Beispiel in der Luftfahrt, in der Eisenbahntechnik, in der Hausnetzversorgung oder auch zum Herstellen einer Telekommunikationsverbindung verwendet werden.
Generell sollen solche Steckverbindersysteme dazu ausgestaltet sein, ein einfaches und sicheres Stecken zum Verbinden der Steckverbinderteile miteinander zu ermöglichen. Zudem sollen die Steckverbinderteil auch einfach wieder voneinander gelöst werden können. Hierbei soll nach Möglichkeit ein Fehlstecken von Steckverbinderteilen vermieden werden, und es ist zudem sicherzustellen, dass die Steckverbinderteile zum Herstellen der elektrischen Verbindung sicher und fest miteinander verbunden werden, nach Möglichkeit unter Vermeidung einer nicht vollständig gesteckten Zwischenstellung, die ansonsten dazu führen könnte, dass insbesondere in einer belasteten Umgebung es nach dem Stecken zu einem unbeabsichtigten Lösen der Verbindung kommt.
Des Weiteren ist wünschenswert, dass bei einem Steckvorgang die elektrische Verbindung zwischen den Steckverbinderteilen zügig hergestellt wird, und auch beim Lösen ein schnelles Trennen der Kontaktelemente voneinander erfolgt. Insbesondere soll bei elektrischen Lastverbindungen, zum Beispiel zum Bereitstellen einer elektrischen Versorgung, die Kontaktierzeit beim Herstellen der Verbindung und die Trennzeit beim Lösen der Verbindung kurz sein, um beispielsweise das Auftreten von Lichtbögen zwischen den Kontaktelementen beim Stecken oder beim Lösen zumindest zu reduzieren.
Aus der DE 200 07 239 U1 ist ein Lenkrad mit einem Steckverbinder bekannt, bei dem ein bistabiles Federelement vorgesehen ist. Beim Ansetzen des Lenkrads an eine Lenksäule wird das bistabile Federelement verstellt.
Bei einer aus der EP 2 538 495 B1 bekannten elektrischen Kontaktklemme wird über ein Federelement eine Sprungkontaktierung bereitgestellt.
In der JP H09 - 306 594 A ist ein Steckverbindersystem mit einem bistabilen Element beschrieben, bei welchem bei Verstellen des bistabilen Elements aus einer ersten stabilen Stellung in eine zweite stabile Stellung das zweite Steckverbinderteil gemeinsam mit dem bistabilen Element relativ zu dem ersten Steckverbinderteil bewegt wird. Das bistabile Element ist in Form eines gebogenen Drahtes ausgebildet, welcher an dem Gehäuse eines der beiden Steckverbinderteil eingehakt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steckverbindersystem zur Verfügung zu stellen, das ein einfaches, sicheres und zügiges Stecken von Steckverbinderteilen zum Herstellen einer elektrischen Verbindung und zudem auch ein einfaches, sicheres und zügiges Lösen der Steckverbinderteile voneinander ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Demnach weist das bistabile Element zumindest zwei Querstreben auf, die bei Verstellen des bistabilen Elements zwischen einer ersten gekrümmten Stellung und einer zweiten gekrümmten Stellung deformiert werden.
An dem ersten Steckverbinderteil ist somit ein bistabiles Element, zum Beispiel in Form eines elastisch deformierbaren Federelements, vorgesehen. Das bistabile Element kann zwischen zwei diskreten, stabilen Stellungen - nach Art eines sogenannten Knackfrosches oder einer Haarspange - verstellt werden, indem das bistabile Element unter elastischer Deformierung bei Initiieren eines Verstellvorgangs von der einen stabilen Stellung in die andere stabile Stellung schnappt. In einer gerade eingenommenen stabilen Stellung verbleibt das bistabile Element, bis wiederum ein Verstellvorgang initiiert wird und das bistabile Element zurück in die andere stabile Stellung schnappt.
Bei Ansetzen des ersten Steckverbinderteils und des zweiten Steckverbinderteils aneinander gelangt das zweite Steckverbinderteil in Wirkverbindung mit dem bistabilen Element. Die Wirkverbindung hat zur Folge, dass bei Verstellen des bistabilen Elements aus der ersten stabilen Stellung in die zweite stabile Stellung bei Ansetzen der Steckverbinderteile aneinander das zweite Steckverbinderteil zusammen mit dem bistabilen Element bewegt wird und somit über das bistabile Element in Eingriff mit dem ersten Steckverbinderteil gebracht wird. Das bistabile Element unterstützt somit durch Bereitstellen einer federmechanischen Kraft das Ansetzen der Steckverbinderteile aneinander, sodass sichergestellt ist, dass bei Ansetzen der Steckverbinderteile aneinander das zweite Steckverbinderteil sicher und zuverlässig in Verbindung mit dem ersten Steckverbinderteil gelangt und die Steckabschnitte der Steckverbinderteile steckend miteinander verbunden werden, unter elektrischer Kontaktierung der elektrischen Kontaktelemente miteinander.
Durch Vorsehen des bistabilen Elements wird möglich, dass beim Ansetzen der Steckverbinderteile aneinander eine nicht vollständig gesteckte Zwischenstellung vermieden wird. Ein Nutzer erhält durch Überführen des bistabilen Elements aus der ersten stabilen Stellung in die zweite stabile Stellung unmittelbar Kenntnis darüber, dass das Steckverbindersystem richtig und vollständig gesteckt worden ist, unter Verbindung der Steckabschnitte und der elektrischen Kontaktelemente miteinander.
Weil das Stecken der Steckverbinderteile aneinander durch das bistabile Element unterstützt wird, wird zudem ein zügiges Stecken - und umgekehrt auch ein zügiges Lösen - der Steckverbinderteile möglich. Dies kann die Zeit, die die elektrischen Kontaktelemente zum vollständigen elektrischen Kontaktieren bei Herstellen der Verbindung oder zum vollständigen elektrischen Trennen beim Lösen der Verbindung benötigen, verkürzen, was einen Verschleiß an den Kontaktelementen reduzieren kann.
Durch das bistabile Element wird ein Steckvorgang für einen Nutzer einfach und intuitiv. Nach Ansetzen der Steckverbinderteile erfolgt das vollständige Herstellen der Verbindung unter Unterstützung des bistabilen Elements weitestgehend selbsttätig, wobei aufgrund der Wirkung des bistabilen Elements nach Herstellen der Verbindung die Steckverbinderteile auch federmechanisch aneinandergehalten werden.
Das bistabile Element ist beispielsweise durch ein Federelement ausgebildet und kann zum Verstellen zwischen der ersten stabilen Stellung und der zweiten stabilen Stellung elastisch deformiert werden. Das bistabile Element kann beispielsweise nach Art eines Bügels ausgebildet sein und schnappt, nach Initiieren eines Verstellvorgangs, vorzugsweise selbsttätig aus einer gerade eingenommenen stabilen Stellung in die andere stabile Stellung, wobei aufgrund der Wirkverbindung das zweite Steckverbinderteil zusammen mit dem bistabilen Element bewegt wird und somit die Bewegung des zweiten Steckverbinderteils relativ zu dem ersten Steckverbinderteil federmechanisch unterstützt wird.
Das bistabile Element weist zumindest zwei Querstreben auf, die bei Verstellen des bistabilen Elements zwischen einer ersten gekrümmten Stellung und einer zweiten gekrümmten Stellung deformiert werden. Beispielsweise kann das bistabile Element zwei näherungsweise parallel zueinander erstreckte Querstreben aufweisen, die über Seitenstreben zur Ausbildung eines viereckigen Elements miteinander verbunden sind. Über die Seitenstreben kann das bistabile Element hierbei formschlüssig an dem ersten Steckverbinderteil festgelegt sein derart, dass das bistabile Element an dem ersten Steckverbinderteil gehalten ist, dabei aber zwischen seinen stabilen Stellungen verstellt werden kann.
Die Querstreben sind beispielsweise in den stabilen Stellungen gekrümmt, wobei die Krümmung in der ersten stabile Stellung umgekehrt ist zu der Krümmung in der zweiten stabilen Stellung und zum Überführen des bistabilen Elements aus der ersten stabilen Stellung in die zweite stabile Stellung die Querstreben somit zum Umkehren der Krümmung deformiert werden.
Alternativ kann das bistabile Element beispielsweise auch eine kreisförmige Grundform aufweisen.
Das bistabile Element kann den ersten Steckabschnitt des ersten Steckverbinderteils umgreifen oder kann auch innerhalb einer Stecköffnung des ersten Steckabschnitts angeordnet sein, um bei Ansetzen der Steckverbinderteile mit dem zweiten Steckverbinderteil in Wirkverbindung zu treten.
Das bistabile Element kann zwischen seinen stabilen Stellungen verstellt werden. Der Verstellvorgang aus einer gerade eingenommenen stabilen Stellung wird hierbei dadurch initiiert, das auf das bistabile Element über einen initialen Verstellweg eingewirkt wird, wobei nach Überwinden eines Scheitelpunkts der Verstellbewegung das bistabile Element selbsttätig in seine andere stabile Stellung schnappt und dadurch eine federmechanische Kraft auf das zweite Steckverbinderteil zum Unterstützen des Herstellens der Verbindung oder des Lösens der Steckverbinderteile bereitstellt. Die Kraftwirkung ist entlang der Steckrichtung gerichtet, sodass zum Herstellen der Verbindung die Steckverbinderteile miteinander in Eingriff gebracht (beispielsweise gezogen) werden und zum Lösen der Verbindung die Steckverbinderteile auseinandergedrückt werden.
Das erste Steckverbinderteil kann beispielsweise einen Gehäusesockel aufweisen, der eine Anlagefläche für das bistabile Element bereitstellt. In der ersten stabilen Stellung kann das bistabile Element beispielsweise von der Anlagefläche beabstandet sein. In der zweiten stabilen Stellung hingegen ist das bistabile Element der Anlagefläche angenähert und beispielsweise an der Anlagefläche abgestützt.
Bei Ansetzen der Steckverbinderteile aneinander gelangt das zweite Steckverbinderteil in Wirkverbindung mit dem am ersten Steckverbinderteil angeordneten bistabilen Element. Die Wirkverbindung bleibt bestehen, solange die Steckverbinderteile aneinander angeordnet sind, sodass ein Verstellen des bistabilen Elements mit einer Bewegung des zweiten Steckverbinderteils relativ zum ersten Steckverbinderteil einhergeht. Die Wirkverbindung kann hierbei insbesondere auf formschlüssige Weise hergestellt werden, beispielsweise indem das zweite Steckverbinderteil durch eine Öffnung des bistabilen Elements hindurchgreift.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe kann weiter dadurch erfolgen, dass das zweite Steckverbinderteil zumindest ein Verbindungselement zum Herstellen der Wirkverbindung mit dem bistabilen Element aufweist. Diese Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass das zumindest eine Verbindungselement durch Verdrehen des zweiten Steckabschnitts relativ zum ersten Steckabschnitt in eine um die Steckrichtung gerichtete Drehrichtung mit dem bistabilen Element verbindbar ist.
Die Wirkverbindung kann beispielsweise über ein oder mehrere Verbindungselemente hergestellt werden. Über die Verbindungselemente kann beispielsweise eine formschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten Steckverbinderteil und dem bistabilen Element hergestellt werden, sodass das bistabile Element und das zweite Steckverbinderteil entlang der Steckrichtung gemeinsam zu bewegen sind. Ein Verstellen des bistabilen Elements bewirkt somit eine Kraftwirkung auf das zweite Steckverbinderteil relativ zum ersten Steckverbinderteil, um das Ansetzen oder Lösen der Steckverbinderteile federmechanisch zu unterstützen.
Das zumindest eine Verbindungselement kann zum Beispiel als Nut ausgebildet sein, die mit einer die Öffnung des bistabilen Elements begrenzenden Innenkante des bistabilen Elements in formschlüssigen Eingriff gebracht werden kann. Die Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem bistabilen Element wird hierbei durch Verdrehen des zweiten Steckabschnitts relativ zum ersten Steckabschnitt hergestellt, indem bei Verdrehen das Verbindungselement auf eine Innenkante des bistabilen Elements aufgleitet. Die Drehrichtung, um die die Steckabschnitte relativ zueinander zu verdrehen sind, ist um die Steckrichtung gerichtet, wobei der Verdrehweg der Steckabschnitte relativ zueinander zum Beispiel durch Anschlagelemente begrenzt sein kann, sodass die Steckabschnitte nur über einen vorbestimmten, begrenzten Weg zueinander zu bewegen sind, beispielsweise über einen Winkel von 90°.
Zum Lösen der Wirkverbindung kann in diesem Fall der zweite Steckabschnitt gegenüber dem ersten Steckabschnitt zurückverdreht werden, sodass die formschlüssige Verbindung zwischen dem zumindest einen Verbindungselement und dem bistabilen Element wieder aufgehoben wird und zum Öffnen des Steckverbindersystems die Steckverbinderteile voneinander getrennt werden können.
Ist bei Ansetzen der Steckverbinderteile aneinander die Wirkverbindung zwischen dem zweiten Steckverbinderteil und dem an dem ersten Steckverbinderteil angeordneten bistabilen Element hergestellt, so kann durch Verstellen des bistabilen Elements die steckende Verbindung zwischen den Steckverbinderteilen hergestellt werden. Das Initiieren der Verstellbewegung des bistabilen Elements kann hierbei zum Beispiel durch Drücken auf das zweite Steckverbinderteil erfolgen, sodass das zweite Steckverbinderteil über einen Betätigungsabschnitt auf das bistabile Element einwirkt und auf diese Weise einen Verstellvorgang des bistabilen Elements zum Überführen des bistabilen Elements aus der ersten stabilen Stellung in die zweite stabile Stellung initiiert. Mit dem Betätigungsabschnitt liegt das zweite Steckverbinderteil somit in die Steckrichtung an dem bistabilen Element an, um in die Steckrichtung auf das bistabile Element einzuwirken.
Alternativ kann das bistabile Element auch durch eine gesonderte Bedienungseinrichtung zu betätigen sein, um das bistabile Element zwischen seinen stabilen Stellungen zu verstellen, beispielsweise unter Verwendung eines Werkzeugs.
An dem ersten Steckabschnitt ist vorzugsweise eine Führungsbahn geformt, entlang derer das zumindest eine Verbindungselement geführt werden kann, wenn die Steckabschnitte miteinander in Eingriff gleiten.
Zusätzlich kann zwischen den Steckabschnitten auch eine Kodierung vorgesehen sein, sodass die Steckabschnitte nur in genau einer Lage und Orientierung aneinander angesetzt werden können.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Steckverbindersystems, umfassend ein erstes Steckverbinderteil und ein zweites Steckverbinderteil, die entlang einer Steckrichtung aneinander anzusetzen sind;
2 eine Ansicht des Steckverbindersystems, bei Herstellen der Verbindung zwischen den Steckverbinderteilen;
3 eine Ansicht des Steckverbindersystems, bei miteinander verbundenen Steckverbinderteilen;
4 eine gesonderte Ansicht des ersten Steckverbinderteils;
5 eine Frontalansicht des ersten Steckverbinderteils;
6 eine gesonderte Ansicht eines Gehäuseteils des ersten Steckverbinderteils;
7 eine gesonderte Ansicht eines bistabilen Elements des ersten Steckverbinderteils;
8 eine andere Ansicht des bistabilen Elements;
9 eine gesonderte Ansicht des zweiten Steckverbinderteils;
10 eine andere Ansicht des zweiten Steckverbinderteils;
11 eine Seitenansicht des Steckverbindersystems, bei Ansetzen der Steckverbinderteile aneinander;
12 eine Seitenansicht des Steckverbindersystems, bei miteinander verbundenen Steckverbinderteilen;
13 eine Ansicht des zweiten Steckverbinderteils, zusammen mit dem bistabilen Element des ersten Steckverbinderteils;
14 eine Seitenansicht des Steckverbindersystems;
15 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Steckverbindersystem s;
16 eine andere Ansicht des Steckverbindersystems gemäß 15;
17 eine Ansicht des Steckverbindersystems, bei Ansetzen von Steckverbinderteilen aneinander;
18 eine Ansicht des Steckverbindersystems, nach Verdrehen der Steckverbinderteile zueinander zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen einem bistabilen Element und einem der Steckverbinderteile;
19 eine Schnittansicht durch das Steckverbindersystem, bei getrennten Steckverbinderteilen;
20 eine Schnittansicht durch das Steckverbindersystem, bei Ansetzen der Steckverbinderteile aneinander;
21 eine Schnittansicht des Steckverbindersystems, nach Verdrehen der Steckverbinderteile zueinander; und
22 eine Schnittansicht des Steckverbindersystems nach Herstellen der Verbindung.

1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steckverbindersystems 1, das ein erstes Steckverbinderteil 2 und ein entlang einer Steckrichtung E an das erste Steckverbinderteil 2 anzusetzendes, zweites Steckverbinderteil 3 aufweist.
Das erste Steckverbinderteil 2, das beispielsweise als Steckbuchse an einem Schaltschrank oder dergleichen montiert sein kann, weist ein Gehäuseteil 20 auf, an dem ein Gehäusesockel 21 geformt ist. Von dem Gehäusesockel 21 steht, wie aus den gesonderten Ansichten gemäß 4 bis 6 ersichtlich ist, ein Steckabschnitt 22 vor, der eine Stecköffnung 221 ausbildet, in der eine Mehrzahl von elektrischen Kontaktelementen 23 in Form von Kontaktstiften angeordnet ist.
Das zweite Steckverbinderteil 3 ist demgegenüber als Stecker ausgebildet und weist, wie aus den gesonderten Ansichten gemäß 9 und 10 ersichtlich ist, ein Gehäuseteil 30 auf, von dem ein Steckabschnitt 32 vorsteht. Innerhalb des Steckabschnitts 32 sind Kontaktelemente 33 in Form von elektrischen Kontaktbuchsen angeordnet, die dazu ausgestaltet sind, bei steckendem Verbinden des zweiten Steckverbinderteils 3 mit dem ersten Steckverbinderteil 2 in elektrisch kontaktierenden Eingriff mit den Kontaktelementen 23 des ersten Steckverbinderteils 2 zu gelangen.
Zum Verbinden der Steckverbinderteile 2, 3 miteinander kann der Steckabschnitt 32 des zweiten Steckverbinderteils 3 in die Stecköffnung 221 des Steckabschnitts 22 des ersten Steckverbinderteils 2 eingesteckt werden, sodass auf diese Weise die Kontaktelemente 23 in Form der Kontaktstifte in steckende, elektrische Verbindung mit den Kontaktelementen 33 in Form der Kontaktbuchsen gelangen und somit eine elektrische Verbindung zwischen den Steckverbinderteilen 2, 3 hergestellt wird.
An dem ersten Steckverbinderteil 2 ist ein bistabiles Element 24 in Form eines elastisch deformierbaren Federelements, beispielsweise hergestellt aus Federstahl, angeordnet, das über Befestigungsabschnitte 210 in Form von Hinterschnitten beidseitig des Gehäusesockels 21 an dem Gehäuseteil 20 des Steckverbinderteils 2 festgelegt ist. Das bistabile Element weist, wie aus den gesonderten Ansichten gemäß 7 und 8 ersichtlich, Seitenstreben 240 und die Seitenstreben 240 miteinander verbindende Querstreben 241 auf, die gekrümmt sind und zwischen sich eine Öffnung 242 ausbilden, durch die hindurch der Steckabschnitt 22 des ersten Steckverbinderteils 2 greift, wie dies zum Beispiel aus 4 ersichtlich ist.
Das bistabile Element 24 kann zwischen zwei stabilen Stellungen verstellt werden. In einer ersten stabilen Stellung ist das bistabile Element 24 von einer Anlagefläche 211 des Gehäusesockels 21 beabstandet, wie dies in 1 und 2 und zudem in 11 dargestellt ist. Aus dieser ersten stabilen Stellung heraus kann das bistabile Element 24 in eine in 3 und 12 dargestellte zweite stabile Stellung überführt werden, in der das bistabile Element 24 der Anlagefläche 211 angenähert und an der Anlagefläche 211 abgestützt ist.
Bei Ansetzen der Steckverbinderteile 2, 3 aneinander gelangt das zweite Steckverbinderteil 3 mit zwei beidseits des Steckabschnitts 32 angeordneten Verbindungselementen 320 in Form von Rastelementen in formschlüssige Verbindung mit einer die Öffnung 242 umgebenden Innenkante der Querstreben 241 des bistabilen Elements 24, wie dies aus dem Übergang von 1 hin zu 2 und zudem aus 13 ersichtlich ist. Bei Ansetzen der Steckverbinderteile 2, 3 aneinander werden die Verbindungselemente 320, die parallel zum Steckabschnitt 32 von dem Gehäuseteil 30 in Richtung der Steckrichtung E vorstehen, durch Auflaufen auf die Querstreben 241 quer zur Steckrichtung E elastisch nach innen ausgelenkt, sodass die Verbindungselemente 320 mit endseitig angeordneten Rastnasen formschlüssig in Eingriff mit den Querstreben 241 gelangen und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Steckverbinderteil 3 und dem bistabilen Element 24 herstellen, wie dies aus 2 und 13 ersichtlich ist.
Ein jedes Verbindungselement 320 ist zwischen zwei Betätigungselementen 321 in Form von von dem Gehäuseteil 30 vorstehenden Gehäusenasen eingefasst, die bei Ansetzen des zweiten Steckverbinderteils 3 an das erste Steckverbinderteil 2 mit einer dem Gehäuseteil 20 abgewandten Seite des bistabilen Elements 24 in Anlage gelangen. Wird nach Ansetzen der Steckverbinderteile 2, 3 aneinander das zweite Steckverbinderteil 3 in die Steckrichtung E hin zu dem ersten Steckverbinderteils 2 gedrückt, so drücken die Betätigungselemente 321 auf die Querstreben 241 des bistabilen Elements 24 und verstellen dadurch das bistabile Element 24 aus der ersten stabile Stellung heraus in Richtung der in 3, 12 und 14 dargestellten zweiten stabilen Stellung.
Das bistabile Element 24 weist (genau) zwei stabile Stellungen auf. Wird das bistabile Element 24 durch Drücken auf das zweite Steckverbinderteil 3 über einen initialen Verstellweg hinweg dem Gehäuseteil 20 angenähert, so schnappt nach Überwinden eines Scheitelpunkts das bistabile Element 24 selbsttätig in seine zweite stabile Stellung. Dabei wird das formschlüssig mit den Querstreben 241 des bistabilen Elements 24 verbundene zweite Steckverbinderteil 3 mitbewegt und somit in eine mit dem ersten Steckverbinderteil 2 verbundene Stellung mitgenommen, wie dies aus 3 ersichtlich ist.
Die Verbindung der Steckverbinderteile 2, 3 miteinander wird somit über das bistabile Element 24 federmechanisch unterstützt. Nach Ansetzen der Steckverbinderteile 2, 3 aneinander und nach Herstellen der formschlüssigen Verbindung des zweiten Steckverbinderteils 3 mit dem bistabilen Element 24 wird über das bistabile Element 24 sichergestellt, dass die Steckverbinderteile 2, 3 vollständig zur elektrischen Kontaktierung miteinander verbunden werden, indem das zweite Steckverbinderteil 3 über das bistabile Element 24 vollständig in die in 3 dargestellte verbundene Stellung gezogen wird. Das Ansetzen und Verbinden der Steckverbinderteile 2, 3 miteinander kann somit einfach und zuverlässig erfolgen, unter Vermeidung von nicht vollständig verbundenen Zwischenstellungen.
Die Steckabschnitte 22, 32 können, wie aus einer Zusammenschau von 4 und 9 ersichtlich, eine Kodierung in Form von Nuten und Stegen aufweisen, die gewährleistet, dass die Steckverbinderteile 2, 3 nur in genau einer Lage und Orientierung entlang der Steckrichtung E aneinander angesetzt werden können.
An dem Steckabschnitt 22 des ersten Steckverbinderteils 2 sind Führungsbahnen 220 geformt, entlang derer die Verbindungselemente 320 in Form der Rastelemente bei Ansetzen der Steckverbinderteile 2, 3 geführt werden und die eine rastende Verbindung zwischen den Verbindungselementen 320 und dem bistabilen Element 24 ermöglichen.
In der verbundenen Stellung werden die Steckverbinderteile 2, 3 (auch) über das bistabile Element 24 in Position zueinander gehalten.
Zum Lösen der Steckverbinderteile 2, 3 voneinander wird das zweite Steckverbinderteil 3 entgegen der Steckrichtung E von dem ersten Steckverbinderteil 2 abgezogen, unter Rückstellen des bistabilen Elements 24 aus der zweiten stabilen Stellung (3) in die erste stabile Stellung (2). Die formschlüssige Verbindung der Verbindungselemente 320 mit den Querstreben 241 des bistabilen Elements 24 kann dann beispielsweise durch Verwendung eines Werkzeugs durch Nachinnendrücken der Verbindungselemente 320 gelöst werden.
Bei einem anderen, in 15 bis 22 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Steckverbindersystems 1 weisen Steckverbinderteile 2, 3 eine zylindrische Grundform auf. Ein erstes Steckverbinderteil 2 weist hierbei ein Gehäuseteil 20 mit einem daran geformten Steckabschnitt 22 auf, der eine Stecköffnung 221 zum Einstecken eines zweiten Steckverbinderteils 3 ausbildet. Das zweite Steckverbinderteil 3 weist ein Gehäuseteil 30 auf, das einen Steckabschnitt 32 ausbildet und in eine Steckrichtung E in die Stecköffnung 221 des ersten Steckverbinderteils 2 eingesteckt werden kann. An dem ersten Steckverbinderteil 2 und an dem zweiten Steckverbinderteil 3 sind elektrische Kontaktelemente 23, 33 angeordnet, die bei steckendem Verbinden der Steckverbinderteile 2, 3 elektrisch miteinander in Verbindung gebracht werden.
An dem ersten Steckverbinderteil 2 ist ein bistabiles Element 24 in Form einer ringförmigen Feder angeordnet, das - analog wie dies vorangehend beschrieben worden ist - zwei stabile Stellungen aufweist.
Zum Verbinden der Steckverbinderteile 2, 3 miteinander wird das zweite Steckverbinderteil 3 mit seinem Steckabschnitt 32 und radial in Form von seitlichen Stegen davon vorstehenden Kodierabschnitten 322 derart in die Stecköffnung 221 des ersten Steckverbinderteils 2 eingesetzt, dass der Steckabschnitt 32 mit seinen Kodierabschnitten 322 durch Aussparungen 243 innenseitig des bistabilen Elements 24 geführt wird, bis ein von dem Steckabschnitt 32 vorstehendes Eingriffselement 324 in Anlage mit einem Boden 222 des Steckabschnitts 22 gelangt, entsprechend der in 17 und 20 dargestellten Stellung.
Aus dieser in 17 und 20 dargestellten Stellung kann das zweite Steckverbinderteil 3 in eine Drehrichtung V um die Steckrichtung E herum verdreht werden, wie dies im Übergang von 17 hin zu 18 dargestellt ist. Dadurch gelangt das zweite Steckverbinderteil 3 innerhalb der Stecköffnung 221 des ersten Steckverbinderteils 2 in die in 18 und 21 dargestellte Stellung, in der das Eingriffselement 324 (das nach Art eines Stifts ausgebildet ist) einer Eingriffsöffnung 224 im Boden 222 des Steckabschnitts 22 gegenüber liegt, sodass das zweite Steckverbinderteil 3 in die Steckrichtung E zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktelemente 23, 33 weiter in die Stecköffnung 221 eingesteckt werden kann und in die in 22 dargestellte Stellung gelangt.
Bei Verdrehen des zweiten Steckverbinderteils 3 in die Drehrichtung V gleiten Verbindungselemente 320 in Form von Nuten an den Kodierabschnitten 322 außenseitig des Steckabschnitts 32 auf Innenkanten des bistabilen Elements 24 auf, wie dies insbesondere aus 21 ersichtlich ist. Dadurch wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten Steckverbinderteil 3 und dem am ersten Steckverbinderteil 2 angeordneten bistabilen Element 24 hergestellt, sodass bei weiterem Einstecken des zweiten Steckverbinderteils 3 in die Steckrichtung E in die Stecköffnung 221 des ersten Steckverbinderteils 2 das bistabile Element 24 aus seiner ersten stabile Stellung (21) in die zweite stabile Stellung (22) überführt wird. Nach Überwinden eines Scheitelpunkts erfolgt dies selbsttätig, sodass das Verbinden der Steckverbinderteile 2, 3 miteinander federmechanisch unterstützt wird.
Das Lösen der Steckverbinderteile 2, 3 voneinander läuft genau umgekehrt ab. Zunächst wird das zweite Steckverbinderteil 3 entgegen der Steckrichtung E aus der in 22 dargestellten Stellung in die in 21 dargestellte Stellung gebracht. Durch Verdrehen entgegen der Drehrichtung V wird sodann die Verbindung des zweiten Steckverbinderteils 3 mit dem bistabilen Element 24 gelöst, sodass das zweite Steckverbinderteil 3 aus der Stecköffnung 221 des ersten Steckverbinderteils 2 entfernt werden kann.
Der Verdrehweg der Steckverbinderteile 2, 3 zueinander ist durch Anschlagelemente 223, 323 in Form von Anschlagnasen in die Drehrichtung V begrenzt, sodass das zweite Steckverbinderteil 3 in die Drehrichtung V nicht über die in 18 dargestellte Stellung hinaus zu dem ersten Steckverbinderteil 2 verdreht werden kann.
Das bistabile Element 24 kann bei beiden Ausführungsbeispielen beispielsweise aus einem gebogenen Metallstreifen, zum Beispiel aus Federstahl, gefertigt sein.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.
Durch Verwenden eines bistabilen Elements der beschriebenen Art erfolgt bei Ansetzen der Steckverbinderteile aneinander ein sprunghaftes Einziehen des einen Steckverbinderteils in das andere, unterstützt durch das bistabile Element. Dies erleichtert den Ansetzvorgang und stellt zudem sicher, dass die Steckverbinderteile in eine vollständig miteinander verbundene Stellung gebracht werden und somit einem unbeabsichtigten Lösen der Steckverbinderteile entgegengewirkt ist.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbindersystem
2: Steckverbinderteil
20: Gehäuseteil
21: Gehäusesockel
210: Befestigungsabschnitt
211: Anlagefläche
22: Steckabschnitt
220: Führungsbahn
221: Stecköffnung
222: Boden
223: Anschlagelement
224: Eingriffsöffnung
23: Kontaktelemente
24: Bistabiles Federelement
240: Seitenstrebe
241: Querstrebe
242: Öffnung
243: Aussparung
3: Steckverbinderteil
30: Gehäuseteil
32: Steckabschnitt
320: Verbindungselement
321: Betätigungsabschnitt
322: Kodierabschnitt
323: Anschlagelement
324: Eingriffselement
33: Kontaktelemente
E: Steckrichtung
V: Drehrichtung

Claims

Steckverbindersystem (1), mit einem ersten Steckverbinderteil (2), das einen ersten Steckabschnitt (22) und zumindest ein an dem ersten Steckabschnitt (22) angeordnetes, erstes elektrisches Kontaktelement (23) aufweist, mit einem an das erste Steckverbinderteil (2) ansetzbaren, zweiten Steckverbinderteil (3), das einen zweiten Steckabschnitt (32) und zumindest ein an dem zweiten Steckabschnitt (32) angeordnetes, zweites elektrisches Kontaktelement (33) aufweist, wobei durch Ansetzen des ersten Steckverbinderteils (2) und des zweiten Steckverbinderteils (3) entlang einer Steckrichtung (E) aneinander der erste Steckabschnitt (22) und der zweite Steckabschnitt (32) steckend miteinander verbindbar sind, um das zumindest eine erste Kontaktelement (23) und das zumindest eine zweite Kontaktelement (33) elektrisch miteinander zu kontaktieren, und mit einem bistabilen Element (24), das an dem ersten Steckverbinderteil (2) angeordnet ist und zwischen einer ersten stabilen Stellung und einer zweiten stabilen Stellung verstellbar ist, wobei das bistabile Element (24) ausgebildet ist, bei Ansetzen des ersten Steckverbinderteils (2) und des zweiten Steckverbinderteils (3) aneinander in Wirkverbindung mit dem zweiten Steckverbinderteil (3) zu gelangen, sodass bei Verstellen des bistabilen Elements (24) aus der ersten stabilen Stellung in die zweite stabile Stellung das zweite Steckverbinderteil (3) gemeinsam mit dem bistabilen Element (24) relativ zu dem ersten Steckverbinderteil (2) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Element (24) zumindest zwei Querstreben (241) aufweist, die bei Verstellen des bistabilen Elements (24) zwischen einer ersten gekrümmten Stellung und einer zweiten gekrümmten Stellung deformiert werden.
Steckverbindersystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Element (24) durch ein Federelement ausgebildet ist.
Steckverbindersystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Element (24) zum Verstellen zwischen der ersten stabilen Stellung und der zweiten stabilen Stellung elastisch deformierbar ist.
Steckverbindersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Element (24) bei Verstellen aus einer der stabilen Stellungen nach einem initialen Verstellweg selbsttätig in die andere stabile Stellung schnappt.
Steckverbindersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Element (24) formschlüssig an dem ersten Steckverbinderteil (2) gehalten ist.
Steckverbindersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Element (24) ausgebildet ist, eine Kraftwirkung entlang der Steckrichtung (E) zum Unterstützen des steckenden Verbindens des ersten Steckabschnitts (22) und des zweiten Steckabschnitts (32) miteinander bereitzustellen.
Steckverbindersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Element (24) in der zweiten stabilen Stellung an einer Anlagefläche (211) des ersten Steckverbinderteils (2) anliegt.
Steckverbindersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steckverbinderteil (3) zum Herstellen der Wirkverbindung mit einer Öffnung (242) des bistabilen Elements (24) in Eingriff bringbar ist.
Steckverbindersystem (1), mit einem ersten Steckverbinderteil (2), das einen ersten Steckabschnitt (22) und zumindest ein an dem ersten Steckabschnitt (22) angeordnetes, erstes elektrisches Kontaktelement (23) aufweist, mit einem an das erste Steckverbinderteil (2) ansetzbaren, zweiten Steckverbinderteil (3), das einen zweiten Steckabschnitt (32) und zumindest ein an dem zweiten Steckabschnitt (32) angeordnetes, zweites elektrisches Kontaktelement (33) aufweist, wobei durch Ansetzen des ersten Steckverbinderteils (2) und des zweiten Steckverbinderteils (3) entlang einer Steckrichtung (E) aneinander der erste Steckabschnitt (22) und der zweite Steckabschnitt (32) steckend miteinander verbindbar sind, um das zumindest eine erste Kontaktelement (23) und das zumindest eine zweite Kontaktelement (33) elektrisch miteinander zu kontaktieren, und mit einem bistabilen Element (24), das an dem ersten Steckverbinderteil (2) angeordnet ist und zwischen einer ersten stabilen Stellung und einer zweiten stabilen Stellung verstellbar ist, wobei das bistabile Element (24) ausgebildet ist, bei Ansetzen des ersten Steckverbinderteils (2) und des zweiten Steckverbinderteils (3) aneinander in Wirkverbindung mit dem zweiten Steckverbinderteil (3) zu gelangen, sodass bei Verstellen des bistabilen Elements (24) aus der ersten stabilen Stellung in die zweite stabile Stellung das zweite Steckverbinderteil (3) gemeinsam mit dem bistabilen Element (24) relativ zu dem ersten Steckverbinderteil (2) bewegt wird, wobei das zweite Steckverbinderteil (3) zumindest ein Verbindungselement (320) zum Herstellen der Wirkverbindung mit dem bistabilen Element (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Verbindungselement (320) durch Verdrehen des zweiten Steckabschnitts (32) relativ zum ersten Steckabschnitt (22) in eine um die Steckrichtung (E) gerichtete Drehrichtung (V) mit dem bistabilen Element (24) verbindbar ist.
Steckverbindersystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Verbindungselement (320) ausgebildet ist, das zweite Steckverbinderteil (3) formschlüssig mit dem bistabilen Element (24) zu verbinden derart, dass bei Verstellen des bistabilen Elements (24) aus der ersten stabilen Stellung in die zweite stabile Stellung das zweite Steckverbinderteil (3) mit dem bistabilen Element (24) mitbewegt wird.
Steckverbindersystem (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdrehweg des zweiten Steckabschnitts (32) relativ zum ersten Steckabschnitt (22) entlang der Drehrichtung (V) durch Anschlagelemente (223, 323) begrenzt ist.
Steckverbindersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steckverbinderteil (3) einen Betätigungsabschnitt (321) zum Einwirken auf das bistabile Element (24) entlang der Steckrichtung (E) zum Verstellen des bistabilen Elements (24) aus der ersten bistabilen Stellung in die zweite bistabile Stellung aufweist.
Steckverbindersystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Steckabschnitt (22) zumindest eine Führungsbahn (220) zum Führen des zumindest einen Verbindungselements (320) entlang der Steckrichtung (E) geformt ist.