DE102018118681A1 - Plug device with lockable components - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Steckvorrichtung wie beispielsweise einen Stecker oder eine Kupplung mit einem kompakten und leicht montierbaren Aufbau. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei ein Einsatzbaustein (EB) in einem Frontgehäuse (FG) durch eine Verrastung zwischen ersten Rastelementen (RE1) am Frontgehäuse und zweiten Rastelementen (RE2) am Einsatzbaustein verbunden. Weiterhin ist der Einsatzbaustein (EB) durch eine Verrastung zwischen dritten Rastelementen (RE3) am Einsatzbaustein und vierten Rastelementen (RE4) an einer Halteplatte (HP) mit der Halteplatte verbunden, welche die elektrischen Kontaktelemente (BU) trägt. Die zweiten (RE2) und dritten Rastelemente (RE3) am Einsatzbaustein (EB) sind dabei axial überlappend angeordnet. Zusätzlich oder alternativ können die ersten (RE1), zweiten (RE2), dritten (RE3) und vierten Rastelementen (RE4) alle innerhalb eines Kragens (212) des Frontgehäuses angeordnet sein.The invention relates to a plug device such as a plug or a coupling with a compact and easily assembled structure. In a preferred embodiment, an insert module (EB) in a front housing (FG) is connected by a latching between first latching elements (RE1) on the front housing and second latching elements (RE2) on the insert module. Furthermore, the insert module (EB) is connected to the holding plate, which carries the electrical contact elements (BU), by a latching between third latching elements (RE3) on the insert module and fourth latching elements (RE4) on a holding plate (HP). The second (RE2) and third locking elements (RE3) on the insert module (EB) are axially overlapping. Additionally or alternatively, the first (RE1), second (RE2), third (RE3) and fourth latching elements (RE4) can all be arranged within a collar (212) of the front housing.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckvorrichtung mit einem Frontgehäuse, mit welchem zur Aufnahme elektrischer Kontaktelemente (Stifte, Buchsen) vorgesehene Komponenten verbunden sind.The invention relates to an electrical plug-in device with a front housing, to which components provided for receiving electrical contact elements (pins, sockets) are connected.
Elektrische Steckvorrichtungen wie zum Beispiel Stecker oder Steckdosen bzw. Kupplungen für Kraftstrom nach DIN VDE 0623, EN 60309-2 („CEE-Steckvorrichtungen“) oder nach IEC 62196 („E-Auto-Ladesteckvorrichtungen“) enthalten eine Zugangsseite, an der eine komplementär ausgebildete Steckvorrichtung (Kupplung oder Stecker) eingeführt werden kann. Die Zugangsseite weist dabei typischerweise ein Frontgehäuse auf, welches die Steckvorrichtung in diesem Bereich nach außen abschließt und elektrisch isoliert, wobei im Frontgehäuse ein Einsatz (als separat gefertigtes Bauteil) angeordnet ist, welcher die eigentlichen metallischen Kontaktelemente (Stifte bei einem Stecker und Buchsen bei einer Dose) trägt sowie deren elektrischen Anschluss an eine elektrische Zuleitung ermöglicht. In der Regel wird der Einsatz mit dem Frontgehäuse verschraubt, was jedoch eine verhältnismäßig aufwändige Montage bedingt.Electrical plug devices such as plugs or sockets or couplings for power current according to DIN VDE 0623, EN 60309-2 ("CEE plug devices") or according to IEC 62196 ("E-car charging plug devices") contain an access side on which a complementary trained plug device (coupling or plug) can be inserted. The access side typically has a front housing, which closes the plug device in this area from the outside and is electrically insulated, an insert (as a separately manufactured component) being arranged in the front housing, which contains the actual metallic contact elements (pins for a plug and sockets for one) Socket) and their electrical connection to an electrical supply line is made possible. As a rule, the insert is screwed to the front housing, but this requires a relatively complex assembly.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steckvorrichtung bereitzustellen, die einen kompakten Aufbau hat und einfach montierbar ist.Against this background, it was an object of the present invention to provide a plug-in device which has a compact structure and is easy to assemble.
Diese Aufgabe wird durch Steckvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 sowie durch einen Bausatz nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
- - Der Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Steckvorrichtung, welche wie eingangs erläutert insbesondere als ein Stecker oder als eine Steckdose/Kupplung ausgebildet sein kann, umfasst die folgenden Komponenten: Ein Frontgehäuse mit einem Kragen, der an seiner Innenseite erste Rastelemente aufweist.
- - Einen Baustein, welcher in das Frontgehäuse eingesetzt werden kann und daher im Folgenden als „Einsatzbaustein“ bezeichnet wird. Der Einsatzbaustein weist dabei zweite Rastelemente auf, die beim Einfügen des Einsatzbausteins in das Frontgehäuse mit dessen ersten Rastelementen verrasten und somit für eine Kopplung sorgen, vorzugsweise für eine feste Fixierung des Einsatzbausteins im Frontgehäuse. Ferner weist der Einsatzbaustein dritte Rastelemente auf.
- - Eine Halteplatte, welche für die Aufnahme elektrischer Kontaktelemente (typischerweise Stifte oder Buchsen) eingerichtet ist und welche vierte Rastelemente aufweist, die bei Kopplung der Halteplatte an den Einsatzbaustein mit dessen dritten Rastelementen verrasten.
- - The basic structure of a plug-in device according to the invention, which, as explained at the outset, can be designed in particular as a plug or as a socket / coupling, comprises the following components: a front housing with a collar which has first latching elements on its inside.
- - A module that can be inserted into the front housing and is therefore referred to below as the “insert module”. The insert module has second latching elements which latch when the insert module is inserted into the front housing with its first latching elements and thus ensure a coupling, preferably for a firm fixation of the insert module in the front housing. Furthermore, the insert module has third locking elements.
- - A holding plate which is set up for receiving electrical contact elements (typically pins or sockets) and which has fourth latching elements which latch when the holding plate is coupled to the insert module with its third latching elements.
Soweit von den ersten, zweiten, dritten oder vierten Rastelementen jeweils im Plural gesprochen wird, bezieht sich dies auf den typischen Fall und soll nicht ausschließen, dass bei bestimmten Ausführungsformen eventuell auch nur ein einziges erstes, zweites, drittes und/oder viertes Rastelement vorgesehen ist.As far as the first, second, third or fourth latching elements are used in the plural, this relates to the typical case and is not intended to exclude the possibility that in certain embodiments only a single first, second, third and / or fourth latching element is provided ,
Die elektrischen Kontaktelemente (Stifte, Buchsen) haben typischerweise eine Längserstreckung, welche die Steckrichtung festlegen, in der die Steckvorrichtung beim Steckvorgang mit einer komplementären Steckvorrichtung zusammengefügt werden kann. Diese Längserstreckung bzw. Steckrichtung wird im Folgenden als Bezugsachse für Begriffe wie „axial“, „radial“, oder „Umfangsrichtung“ verwendet. The electrical contact elements (pins, sockets) typically have a longitudinal extent, which determine the plugging direction in which the plug device can be assembled with a complementary plug device during the plugging process. This longitudinal extension or insertion direction is used in the following as a reference axis for terms such as “axial”, “radial” or “circumferential direction”.
Das Frontgehäuse ist typischerweise an der Zugangsseite der Steckvorrichtung angeordnet, also dort, wo der Steckvorgang stattfindet. Von der dreidimensionalen Form her ist es in der Regel im Prinzip rohrförmig mit einer Rohrachse, die der vorstehend genannten Steckrichtung entspricht.The front housing is typically arranged on the access side of the plug device, that is, where the plug-in process takes place. In terms of the three-dimensional shape, it is generally tubular in principle with a tube axis which corresponds to the plug-in direction mentioned above.
Des Weiteren soll der Begriff „Kragen“ im breitesten Sinne lediglich einen Bereich des Frontgehäuses bezeichnen. Typischerweise handelt es sich bei dem Kragen allerdings um einen endständigen Bereich des Frontgehäuses, insbesondere an dem der Zugangsseite abgewandten („proximalen“) Ende des Frontgehäuses. In vielen Fällen weist der Kragen an seiner Außenseite ein Außengewinde auf, über welches das Frontgehäuse mit einem weiteren, hinteren Gehäuseteil (üblicherweise als „Haube“ bezeichnet) zur gesamten Steckvorrichtung zusammengeschraubt werden kann. In diesen Fällen kann der Kragen typischerweise mit dem Bereich des Außengewindes identifiziert werden.Furthermore, the term “collar” is intended to refer to only one area of the front housing in the broadest sense. Typically, however, the collar is a terminal area of the front housing, especially at the "proximal" end of the front housing facing away from the access side. In many cases, the collar has an external thread on its outside, via which the front housing can be screwed together with a further, rear housing part (usually referred to as a “hood”) to form the entire plug device. In these cases, the collar can typically be identified with the area of the external thread.
Die Verbindung zwischen Frontgehäuse und Einsatzbaustein bzw. zwischen Einsatzbaustein und Halteplatte erfolgt vorzugsweise ausschließlich über das Zusammenwirken der ersten und zweiten Rastelemente bzw. der dritten und vierten Rastelemente, ohne dass weitere Hilfsmittel wie beispielsweise Schrauben nötig sind.The connection between the front housing and the insert module or between the insert module and the holding plate preferably takes place exclusively through the interaction of the first and second latching elements or the third and fourth latching elements, without the need for further aids such as screws.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind bei einer Steckvorrichtung mit dem oben beschriebenen Grundaufbau im zusammengefügten Zustand von Frontgehäuse, Einsatzbaustein, und Halteplatte die ersten, zweiten, dritten und vierten Rastelemente alle innerhalb des Kragens des Frontgehäuses angeordnet.According to a first aspect of the present invention, the first, second, third and fourth locking elements are all arranged within the collar of the front housing in a plug-in device with the basic structure described above in the assembled state of the front housing, insert module, and holding plate.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung überlappen sich bei einer Steckvorrichtung mit dem oben beschriebenen Grundaufbau die axialen Erstreckungen der zweiten Rastelemente und dritten Rastelemente am Einsatzbaustein (ganz oder teilweise), wobei wie erläutert die „axiale“ Richtung durch die Steckrichtung definiert wird. Da die zweiten und dritten Rastelemente des Einsatzbausteins typischerweise auf der Höhe der zugeordneten ersten bzw. vierten Rastelemente angeordnet sind, bedingt die axiale Überlappung zwischen ihnen in der Regel auch eine zusätzliche axiale Überlappung mit den ersten und/oder vierten Rastelementen. According to a second aspect of the present invention, in the case of a plug-in device having the basic structure described above, the axial extensions of the second latching elements and third latching elements on the insert module overlap (in whole or in part), the “axial” direction being defined by the plug-in direction, as explained. Since the second and third latching elements of the insert module are typically arranged at the height of the assigned first and fourth latching elements, the axial overlap between them generally also requires an additional axial overlap with the first and / or fourth latching elements.
Vorzugsweise ist eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung gemäß beiden Aspekten ausgebildet, d.h., dass sich die zweiten und dritten Rastelemente axial überlappen und dass im zusammengebauten Zustand die ersten, zweiten, dritten und vierten Rastelemente alle im Kragen angeordnet sind.A plug-in device according to the invention is preferably designed in accordance with both aspects, i.e. that the second and third locking elements overlap axially and that in the assembled state the first, second, third and fourth locking elements are all arranged in the collar.
Steckvorrichtungen gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung haben den Vorteil, dass sie unter Verwendung von Rastelementen einfach montiert werden können, vorzugsweise allein durch Rastvorgänge („Zusammenclipsen“). Des Weiteren wird ein besonders kompakter Aufbau erreicht, da alle Rastelemente im Kragen untergebracht sind bzw. sich zumindest teilweise axial überlappen. Die Anordnung aller Rastelemente im Kragen hat darüber hinaus den Vorteil, dass dieser die Beweglichkeit von Rastelementen nach radial außen begrenzt und somit erheblich zur Stabilität der Verbindung beiträgt.Plug devices according to the first and / or second aspect of the invention have the advantage that they can be easily assembled using latching elements, preferably solely by latching processes (“clipping together”). Furthermore, a particularly compact structure is achieved since all the locking elements are accommodated in the collar or at least partially overlap axially. The arrangement of all locking elements in the collar also has the advantage that it limits the mobility of locking elements radially outward and thus contributes significantly to the stability of the connection.
Im Folgenden werden verschiedene optionale Weiterbildungen in der Erfindung beschriebenen. welche zusammen mit einer Steckvorrichtung gemäß dem ersten und/oder dem zweiten Aspekt verwirklicht werden können.Various optional developments in the invention are described below. which can be realized together with a plug device according to the first and / or the second aspect.
So kann beispielsweise mindestens eines der dritten Rastelemente als ein U-förmiger Bügel ausgebildet sein, welcher mindestens eines der zweiten Rastelemente umgibt. Auf diese Weise lässt sich eine kompakte Anordnung der verschiedenen Rastelemente realisieren, insbesondere auch deren axiale Überlappung. Der Begriff „U-förmig“ soll dabei allgemein zu verstehen sein und beispielsweise auch Bogenformen oder C-Formen einschließen. In der Regel sind die Außenschenkel der U-Form des Bügels axial, d.h. in Steckrichtung ausgerichtet. Ferner sind vorzugsweise alle dritten Rastelemente des Einsatzbausteins als derartige Bügel ausgebildet, welche jeweils mindestens ein zweites Rastelement umgeben.For example, at least one of the third locking elements can be designed as a U-shaped bracket which surrounds at least one of the second locking elements. In this way, a compact arrangement of the various locking elements can be realized, in particular also their axial overlap. The term “U-shaped” should be understood in a general sense and should also include, for example, arch shapes or C shapes. As a rule, the outer legs of the U-shape of the bracket are axial, i.e. aligned in the direction of insertion. Furthermore, all third locking elements of the insert module are preferably designed as such brackets, which each surround at least one second locking element.
Gemäß einer Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gibt es in Umfangsrichtung gesehen mindestens zwei als Bügel ausgebildete Rastelemente, zwischen denen mindestens eines der zweiten Rastelemente angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine ausreichend hohe Anzahl von zweiten Rastelementen vorgesehen werden, da diese nicht nur innerhalb eines Bügels, sondern auch zwischen zwei Bügeln angeordnet sind. Vorzugsweise sind alle dritten Rastelemente des Einsatzbausteins als Bügel ausgebildet, und die zugehörigen zweiten Rastelemente abwechselnd innerhalb eines Bügels oder zwischen zwei Bügeln angeordnet.According to a development of the embodiment described above, there are at least two latching elements designed as brackets, in the circumferential direction, between which at least one of the second latching elements is arranged. In this way, a sufficiently high number of second locking elements can be provided, since these are not only arranged within a bracket, but also between two brackets. All third locking elements of the insert module are preferably designed as brackets, and the associated second locking elements are arranged alternately within a bracket or between two brackets.
Elektrische Steckvorrichtungen werden häufig mit verschiedenen elektrischen Belegungen der Kontaktelemente hergestellt (z.B. als Außenleiter, Neutralleiter, oder Schutzleiter). Um mit möglichst wenig verschiedenen (Spritzguss-) Bauteilformen kostengünstig derartige Varianten realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Frontgehäuse und der Einsatzbaustein vorzugsweise unter mindestens zwei verschiedenen Drehwinkeln relativ zueinander (bezogen auf die Steckrichtung) zusammengefügt werden können. Typischerweise können sie unter sechs bis zwölf verschiedenen diskreten Drehwinkeln, auch Uhrzeitpositionen genannt, zusammengesteckt werden, um entsprechend viele Varianten der fertigen Steckvorrichtung zu realisieren.Electrical connectors are often manufactured with different electrical assignments of the contact elements (e.g. as an outer conductor, neutral conductor, or protective conductor). In order to be able to implement such variants inexpensively with as few different (injection molding) component shapes as possible, it is provided according to the invention that the front housing and the insert module can preferably be joined together at least two different angles of rotation relative to one another (based on the direction of insertion). Typically, they can be plugged together at six to twelve different discrete angles of rotation, also called time positions, in order to implement a correspondingly large number of variants of the finished plug-in device.
Gemäß einer anderen Ausführungsform sind das Frontgehäuse und der Einsatzbaustein dazu eingerichtet, durch Stecken von der Seite des Kragens her zusammengefügt zu werden. Der Einsatzbaustein wird also nicht von der vorderen (distalen) Zugangsseite des Frontgehäuses her eingefügt, sondern an der rückwärtigen (proximalen) Kragenseite, sodass die Rückseite des Einsatzbausteins, an welchem die Halteplatte zu montieren ist, erst nicht von der Zugangsseite her durch das Frontgehäuse geführt werden muss (was in der Regel aus Platzgründen nicht möglich wäre). Dies hat den Vorteil, dass die Halteplatte am Einsatzbaustein vormontiert werden kann, und dass sodann der Einsatzbaustein mit vormontierter Halteplatte von der Kragenseite her in das Frontgehäuse eingefügt werden kann. Diese Möglichkeit der Vormontage vereinfacht den Produktionsprozess erheblich.According to another embodiment, the front housing and the insert module are set up to be assembled by plugging in from the side of the collar. The insert module is therefore not inserted from the front (distal) access side of the front housing, but on the rear (proximal) collar side, so that the back of the insert module, to which the retaining plate is to be mounted, does not pass through the front housing from the access side must be (which would usually not be possible due to space constraints). This has the advantage that the holding plate can be preassembled on the insert module and that the insert module with the preassembled holding plate can then be inserted into the front housing from the collar side. This possibility of pre-assembly considerably simplifies the production process.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass im Extremfall nur ein einzelnes der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Rastelemente vorhanden sein könnte. It has already been pointed out that in extreme cases only a single one of the first, second, third and / or fourth locking elements could be present.
Typischerweise sind indes aus Gründen der Stabilität zwei oder mehr der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Rastelemente vorgesehen, wobei diese vorzugsweise in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Aus Gründen der gleichmäßigen Kraftaufnahme wird dabei in der Regel eine gleichmäßige Umfangsverteilung (d.h. unter gleichen Winkelabständen) erfolgen.Typically, however, two or more of the first, second, third and / or fourth latching elements are provided for reasons of stability, these preferably being arranged distributed in the circumferential direction. For reasons of uniform force absorption, an even circumferential distribution (i.e. at equal angular distances) will usually take place.
Für die konkrete Ausgestaltung der Rastelemente gibt es verschiedene Möglichkeiten. Insbesondere kann mindestens eines der ersten Rastelemente, zweiten Rastelemente, dritten Rastelemente und/oder vierten Rastelemente als einen nasenförmiger (rampenförmiger) Vorsprung ausgebildet sein. Ein solcher Vorsprung hat eine Schräge („Nasenrücken“), entlang welcher ein komplementäres Rastelement beim Zusammenfügen gleiten kann, wobei es nach Überschreiten der Nasenspitze und unter Rückbildung einer elastischen Verformung vorspringt und somit für eine Blockade der Rückwärtsbewegung sorgt. There are various options for the specific design of the locking elements. In particular, at least one of the first locking elements, second locking elements, third locking elements and / or fourth locking elements can be designed as a nose-shaped (ramp-shaped) projection. Such a projection has a bevel ("bridge of the nose") along which a complementary locking element can slide when being assembled, projecting after the tip of the nose has been passed and an elastic deformation regressing, thus blocking the backward movement.
Die wesentlichen Komponenten in der erfindungsgemäßen Steckvorrichtung, also das Frontgehäuse, der Einsatzbaustein und die Halteplatte, können jeweils als eigenständige Produkte hergestellt und vertrieben werden. Insbesondere betrifft die Erfindung daher auch einen Bausatz, welcher mindestens eine der drei Komponenten (Frontgehäuse, Einsatzbaustein und/oder Halteplatte) für eine Steckvorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen enthält. Insbesondere können zum Bausatz der Einsatzbaustein und die Halteplatte gehören, wobei er in diesem Falle in der Regel auch noch die zugehörigen Kontaktelemente (Stifte, Buchsen) enthält.The essential components in the plug-in device according to the invention, that is to say the front housing, the insert module and the holding plate, can each be produced and sold as independent products. In particular, the invention therefore also relates to a kit which contains at least one of the three components (front housing, insert module and / or holding plate) for a plug device according to one of the above-described embodiments. In particular, the insert module and the holding plate can be part of the kit, in which case it usually also contains the associated contact elements (pins, sockets).
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren anhand von Beispielen näher erläutert. Dabei zeigt
-
1 eine perspektivische Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Steckers; -
2 den Stecker nach Ablösen des hinteren Gehäuseteils vom Frontgehäuse, in welchem ein Einsatzbaustein mit einer Halteplatte angeordnet ist; -
3 den Einsatzbaustein mit der Halteplatte vor dem Einfügen in das Frontgehäuse; -
4 den Einsatzbaustein und die Halteplatte sowie Steckstifte in getrenntem Zustand in einer Explosionsansicht; -
5 die Ansicht von4 aus einer Perspektive von vorne; -
6 eine vergrößerte Ansicht des Einsatzbausteins aus einer Perspektive von vorne; -
7 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Kupplung nach Ablösen des hinteren Gehäuseteils vom Frontgehäuse; -
8 den Einsatzbaustein, die Halteplatte und die Buchsen der Kupplung in getrenntem Zustand in einer Explosionsansicht; -
9 die Explosionsansicht von8 zusammen mit dem Frontgehäuse von hinten.
-
1 an overall perspective view of a connector according to the invention; -
2 the plug after detaching the rear housing part from the front housing, in which an insert module with a holding plate is arranged; -
3 the insert module with the holding plate before insertion in the front housing; -
4 the insert module and the holding plate and pins in a separate state in an exploded view; -
5 the view of4 from a perspective from the front; -
6 an enlarged view of the insert module from a perspective from the front; -
7 an overall perspective view of a coupling according to the invention after detaching the rear housing part from the front housing; -
8th the insert module, the holding plate and the sockets of the coupling in a separate state in an exploded view; -
9 the exploded view of8th together with the front case from behind.
In den
Wie aus
Entlang des Außenumfangs des Einsatzbauteils EB sind zweite nasenförmige Rastelemente
Dieselbe Expressionsansicht ist in
Des Weiteren zeigt
Des Weiteren sind U-förmige Bügel erkennbar, welcher die dritten Rastelemente
Der Querverbindungssteg der U-förmigen Bügel
Charakteristisch für die beschriebene Konstruktion der Steckvorrichtung
Ein zweites Charakteristikum der beschriebenen Konstruktion liegt darin, dass die ersten, zweiten, dritten und vierten Rastelemente
Ein weiterer Vorteil der dargestellten Konstruktion ist, dass das Einfügen des Einsatzbausteins
Die
Die Kupplung
Die Verbindung zwischen Frontgehäuse
Des Weiteren erfolgt die Verbindung zwischen Einsatzbaustein
Der gesamte Aufbau ist somit analog zu dem des Steckers
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