DE102020114192A1

DE102020114192A1 - Steckverbindung sowie Verfahren zum Herstellen und/oder Überprüfen einer Steckverbindung

Info

Publication number: DE102020114192A1
Application number: DE102020114192.0A
Authority: DE
Inventors: Mathias Lang; Thomas Lenker
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2021-12-02

Abstract

Es wird eine Steckverbindung (1) angegeben, die ein erstes Teilgehäuse (2) mit wenigstens einem ersten elektrischen Kontaktelement und ein zweites Teilgehäuse (3) mit wenigstens einem zweiten elektrischen Kontaktelement aufweist, wobei das erste und das zweite Teilgehäuse (2, 3) durch eine Verriegelungseinrichtung (4) in einer Verriegelungsposition (5) verriegelbar sind, in der das erste und das zweite Kontaktelement elektrisch verbunden sind. Die Verriegelungseinrichtung (4) bildet dabei in der Verriegelungsposition (5) zusammen mit einem Teilbereich des ersten und/oder zweiten Teilgehäuses (2, 3) eine Antenne (6) einer Funk-Transpondereinrichtung aus. Weiterhin wird ein Verfahren (100) zum Herstellen und/oder Überprüfen einer Steckverbindung angegeben.

Description

Es wird eine Steckverbindung, insbesondere eine verriegelbare Steckverbindung, angegeben. Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen und/oder Überprüfen einer Steckverbindung angegeben.
Im Stand der Technik sind elektrische Steckverbinder bekannt, welche eine Gehäuseverriegelung bzw. eine sogenannte CPA (Connector Position Assurance) aufweisen. Solche Steckverbinder werden in der Regel manuell zu einer Steckverbindung gefügt. Die dazu benötigte Steckkraft variiert nach Polzahl, Kontakt- und Gehäuseausführung. Sind die Gehäuse der Steckverbinder nicht vollständig zusammengefügt, kann zwar der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktelementen hergestellt, die Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung jedoch beeinträchtigt sein und zu Ausfällen im Betrieb führen.
Insbesondere müssen die Verbindungen so gestaltet sein, dass die im Fahrzeugbetrieb entstehenden Vibrationen die Qualität der Verbindung mittel- und langfristig nicht negativ beeinflussen. Um dies sicherzustellen kommen die eingangs genannten Verriegelungsmechanismen zum Einsatz. Durch die CPA, welche auch als „Steckverbinder-Positionssicherung“ bezeichnet werden kann, kann bei der Montage sichergestellt werden, dass die elektrische Verbindung vollständig realisiert bzw. die Steckverbinder vollständig verbunden wurden. Dabei muss die Herstellung und Montage der Verbindungskonzepte möglichst ressourceneffizient erfolgen, d. h. der Kapital-, Zeit- und Materialaufwand sollte minimal sein.
Die Gehäuseverriegelungen bzw. Verriegelungsmechanismen werden also eingesetzt, um sicherzustellen, dass die Gehäuse richtig verriegelt sind. Eine CPA kann dazu dienen, die korrekt geschlossene Steckverbindung zu quittieren und ein ungewolltes Lösen der Steckverbindung zu verhindern.
Eine solche Gehäuseverriegelung bzw. CPA ist z.B. aus der DE 20 2013 000 998 U1 oder der DE 20 2015 103 898 U1 bekannt. Obwohl damit dem jeweiligen Montagepersonal eine korrekt gesteckte Steckverbindung quittiert wird, ist sie doch noch fehleranfällig, wenn das Montagepersonal fälschlicherweise eine nicht korrekt gesteckte Steckverbindung als korrekt bewertet. Zudem ist die Nachverfolgbarkeit nur bedingt gegeben, da die Taktzeiten beim Stecken des Leitungssatzes sehr kurz sind und nur wenig Zeit für eine schriftliche oder sonstige manuelle Dokumentation lassen. Zumindest für sicherheitsrelevante Funktionen kann sogar eine Nachverfolgungspflicht bestehen, der damit nicht nachgekommen werden kann.
Es ist somit eine zu lösende Aufgabe zumindest für einige Ausführungsformen eine Steckverbindung anzugeben, durch welche die Absicherung von Steckverbindungen im Montageprozess verbessert werden kann bzw. durch welche Scheinverrastungen ausgeschlossen werden können. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Herstellen und/oder Überprüfen einer Steckverbindung anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine hier beschriebene Steckverbindung ein erstes Teilgehäuse mit wenigstens einem ersten elektrischen Kontaktelement, ein zweites Teilgehäuse mit wenigstens einem zweiten elektrischen Kontaktelement und eine Verriegelungseinrichtung auf. Das erste Teilgehäuse und das zweite Teilgehäuse sind durch die Verriegelungseinrichtung in einer Verriegelungsposition verriegelbar, in der das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Verriegelungseinrichtung bzw. Gehäuseverriegelung lässt sich von einer Nichtverriegelungsposition, in der das erste Teilgehäuse mit dem zweiten Teilgehäuse zusammensteckbar und prinzipiell wieder lösbar ist, nur bei korrekt zusammengesteckten Teilgehäusen in eine Verriegelungsposition bringen, in der das erste Teilgehäuse an dem zweiten Teilgehäuse verriegelt ist.
Die Verriegelungseinrichtung bildet in der Verriegelungsposition zusammen mit zumindest einem Teilbereich des ersten Teilgehäuses und/oder mit zumindest einem Teilbereich des zweiten Teilgehäuses eine Antenne einer Funk-Transpondereinrichtung aus.
Vorzugsweise ist die Steckverbindung derart ausgebildet, dass in der Verriegelungsposition ein kontaktloser Datenaustausch zwischen der Funk-Transpondereinrichtung und einer Empfängereinrichtung möglich ist. Die Antenne kann z.B. eine RFID-Antenne („RFID“, radio-frequency identification) sein. Die Empfängereinrichtung kann ein RFID-Lesegerät sein und die Transpondereinrichtung kann ein RFID-Transponder bzw. RFID-Tag sein. Durch die hier beschriebene Steckverbindung kann eine kontaktlose Absicherung einer Steckverbindung mittels RFID erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen das erste Teilgehäuse und das zweite Teilgehäuse jeweils eine Teil-Antenne auf. Vorzugsweise sind die Teil-Antennen in der Verriegelungsposition durch zumindest einen Teilabschnitt der Verriegelungseinrichtung elektrisch miteinander verbunden. Dabei ist die Steckverbindung bevorzugt derart ausgebildet, dass die Teil-Antennen in der Verriegelungsposition durch die Verriegelungseinrichtung derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass dadurch die Antenne der Funk-Transpondereinrichtung gebildet ist, sodass der kontaktlose Datenaustausch zwischen der Funk-Transpondereinrichtung und der Empfängereinrichtung möglich ist. Mit anderen Worten können die Teil-Antennen in der Verriegelungsposition zusammen mit der Verriegelungseinrichtung bzw. zumindest einem Teilabschnitt der Verriegelungseinrichtung die Antenne der Funk-Transpondereinrichtung ausbilden.
Weiterhin kann die Steckverbindung derart ausgebildet sein, dass ein Datenaustausch bzw. eine Funkverbindung in einer Nicht-Verriegelungsposition über die Teil-Antenne eines der Teilgehäuse bzw. über die Teil-Antennen der beiden Teilgehäuse unmöglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Verriegelungseinrichtung eine Connector Position Assurance bzw. Steckverbinder-Positionssicherung auf. Weiterhin kann die Verriegelungseinrichtung eine CPA bzw. Steckverbinder-Positionssicherung sein.
Die Steckverbinder-Positionssicherung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, das erste und das zweite Teilgehäuse in der Verriegelungsposition durch eine Rastverbindung bzw. eine Verrastung zu verbinden. Dabei kann in der Verriegelungsposition zumindest ein Teil der Steckverbinder-Positionssicherung form- und/oder kraftschlüssig mit dem ersten und/oder zweiten Teilgehäuse verbunden sein.
Bei der hier beschriebenen Steckverbindung werden die getrennten RFID-Teil- Antennen erst nach korrekter Verrastung der CPA bzw. Steckverbinder-Positionssicherung geschlossen, sodass die dadurch gebildete RFID-Antenne in einem Folgeprozess ausgelesen werden kann. Die RFID-Antenne ist sozusagen im Steckergehäuse bzw. in den Gehäusen integriert und an einer definierten Stelle unterbrochen. Durch die Verriegelung der CPA werden die getrennten Antennenkomponenten elektrisch verbunden. Somit ist erst nach vollständiger Verriegelung der CPA eine RFID-Funktionalität vorhanden. Sowohl die korrekte elektrische Kontaktierung ohne Risiko der Scheinverrastung als auch das Vergessen der CPA kann zu 100% durch RFID-Erfassung ausgeschlossen werden.
Des Weiteren wird ein Herstellen einer Steckverbindung angegeben. Dabei werden ein erstes Teilgehäuse, ein zweites Teilgehäuse und eine Verriegelungseinrichtung bereitgestellt. Die Teilgehäuse und die Verriegelungseinrichtung können ein oder mehrere Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen aufweisen. Das erste Teilgehäuse wird mit dem zweiten Teilgehäuse derart verbunden, dass ein erstes Kontaktelement des ersten Teilgehäuses mit einem zweiten Kontaktelement des zweiten Teilgehäuses elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin werden die beiden Teilgehäuse durch eine Verriegelungseinrichtung derart verriegelt, dass die Verriegelungseinrichtung in einer Verriegelungsposition zusammen mit zumindest einem Teilbereich des ersten und/oder des zweiten Teilgehäuses eine Antenne einer Funk-Transpondereinrichtung ausbildet. Insbesondere können die beiden Teilgehäuse durch die Verriegelungseinrichtung derart verriegelt werden, dass zwei Teil-Antennen durch die Verriegelungseinrichtung elektrisch leitend verbunden werden, sodass dadurch die Antenne der Funk-Transpondereinrichtung gebildet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann bei dem Verfahren weiterhin zur Überprüfung der Steckverbindung mittels einer Empfängereinrichtung geprüft werden, ob die Verriegelungseinrichtung die beiden Teilgehäuse korrekt verriegelt hat. Bei einer korrekten Verriegelung kann ein kontaktloser Datenaustausch zwischen der Funk-Transpondereinrichtung und der Funk-Transpondereinrichtung erfolgen.
Die Empfängereinrichtung kann insbesondere ein RFID-Lesegerät sein und die Funk-Transpondereinrichtung kann ein RFID-Transponder bzw. RFID-Tag sein
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der hier beschriebenen Steckverbindung bzw. des Verfahrens zum Herstellen einer Steckverbindung ergeben sich aus der im Folgenden in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Steckverbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei sich die Verriegelungseinrichtung in einer Nicht-Verriegelungsposition befindet, und
2 eine schematische Darstellung der Steckverbindung aus 1, wobei die Verriegelungseinrichtung in der Verriegelungsposition ist.

Im Ausführungsbeispiel bzw. in den Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
Die 1 und 2 zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer Steckverbindung 1, welche ein erstes Teilgehäuse 2 mit wenigstens einem ersten elektrischen Kontaktelement und ein zweites Teilgehäuse 3 mit wenigstens einem zweiten elektrischen Kontaktelement aufweist. Weiterhin weist die Steckverbindung eine Verriegelungseinrichtung 4 auf, die dazu ausgebildet ist, die Teilgehäuse 2 und 3 in einer Verriegelungsposition 5 zu verriegeln, in der das erste und das zweite Kontaktelement elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
In der 1 ist die Verriegelungseinrichtung 4, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel eine sogenannte Connector Position Assurance ist, nicht korrekt geschlossen bzw. befindet sich in einer Nicht-Verriegelungsposition 9. Beispielsweise kann die Steckverbindung 1 scheinverrastet sein, d.h. das erste und das zweite Kontaktelement sind zwar elektrisch leitend miteinander verbunden, sodass diese Kontaktierung elektrisch diagnosefähig ist, aber die CPA befindet sich nicht in der korrekten Verriegelungsposition 5, sodass die Gefahr besteht, dass sich der Kontakt beispielsweise infolge von Vibrationen löst. Die Teilgehäuse 2, 3 weisen jeweils eine Teil-Antenne 61, 62 auf, welche in der Nicht-Verriegelungsposition 9 nicht durch die Empfängereinrichtung 8 detektiert werden können bzw. durch welche in der Nicht-Verriegelungsposition 9 kein Datenaustausch mit Empfängereinrichtung 8 möglich ist.
2 zeigt die Steckverbindung 1 mit geschlossener Verriegelungseinrichtung 4 bzw. mit geschlossener CPA, wobei zumindest ein Teilabschnitt der Verriegelungseinrichtung 4 bzw. der CPA die Teil-Antennen 61, 62 der Teilgehäuse 2, 3 elektrisch leitend miteinander verbindet. Dadurch wird eine Antenne 6 bzw. eine RFID-Antenne einer Funk-Transpondereinrichtung ausgebildet, welche nun in der Verriegelungsposition 5 der Verriegelungseinrichtung 4 bzw. der CPA über ein Funksignal 7 bzw. RFID-Signal durch die Empfängereinrichtung 8 detektiert werden kann. Somit kann vorteilhafterweise auf eine einfache Art und Weise mittels einer Empfängereinrichtung 8 kontrolliert werden, ob die Steckverbindung komplett verrastet und die Verriegelungseinrichtung 4 bzw. CPA verriegelt bzw. geschlossen ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbindung
2: erstes Teilgehäuse
3: zweites Teilgehäuse
4: Verriegelungseinrichtung
5: Verriegelungsposition
6: Antenne
61,62: Teil-Antenne
7: Funksignal
8: Empfängereinrichtung
9: Nicht-Verriegelungsposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202013000998 U1 [0005]
DE 202015103898 U1 [0005]

Claims

Steckverbindung (1), aufweisend - ein erstes Teilgehäuse (2) mit wenigstens einem ersten elektrischen Kontaktelement, - ein zweites Teilgehäuse (3) mit wenigstens einem zweiten elektrischen Kontaktelement, und - eine Verriegelungseinrichtung (4), wobei das erste und das zweite Teilgehäuse (2, 3) durch die Verriegelungseinrichtung (4) in einer Verriegelungsposition (5) verriegelbar sind, in der das erste und das zweite Kontaktelement elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verriegelungseinrichtung (4) in der Verriegelungsposition (5) zusammen mit einem Teilbereich des ersten und/oder zweiten Teilgehäuses (2, 3) eine Antenne (6) einer Funk-Transpondereinrichtung ausbildet.
Steckverbindung nach Anspruch 1, wobei die Steckverbindung (1) derart ausgebildet ist, dass in der Verriegelungsposition (5) ein kontaktloser Datenaustausch zwischen der Funk-Transpondereinrichtung und einer Empfängereinrichtung (8) möglich ist.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Antenne (6) eine RFID-Antenne ist.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite Teilgehäuse (2, 3) jeweils eine Teil-Antenne (61, 62) aufweisen.
Steckverbindung nach Anspruch 4, wobei die Steckverbindung (1) derart ausgebildet ist, dass ein Datenaustausch in einer Nicht-Verriegelungsposition über die Teil-Antennen (61, 62) unmöglich ist.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Teil-Antennen (61, 62) in der Verriegelungsposition (5) durch zumindest einen Teilabschnitt der Verriegelungseinrichtung (4) elektrisch verbunden sind.
Steckverbindung nach Anspruch 6, wobei die Teil-Antennen (61, 62) in der Verriegelungsposition (5) durch die Verriegelungseinrichtung (4) derart elektrisch verbunden sind, dass dadurch die Antenne (6) der Funk-Transpondereinrichtung gebildet ist, so dass der kontaktlose Datenaustausch zwischen der Funk-Transpondereinrichtung und der Empfängereinrichtung (8) möglich ist.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verriegelungseinrichtung (4) eine Steckverbinder-Positionssicherung aufweist.
Steckverbindung nach Anspruch 8, wobei die Steckverbinder-Positionssicherung dazu ausgebildet ist, das erste und das zweite Teilgehäuse (2, 3) in der Verriegelungsposition (5) durch eine Rastverbindung zu verbinden.
Verfahren zum Herstellen und/oder Überprüfen einer Steckverbindung, aufweisend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines ersten Teilgehäuses (2), eines zweiten Teilgehäuses (3) und einer Verriegelungseinrichtung (4), - Verbinden des ersten Teilgehäuses (2) mit dem zweiten Teilgehäuse (3) derart, dass ein erstes Kontaktelement des ersten Teilgehäuses (2) mit einem zweiten Kontaktelement des zweiten Teilgehäuses (3) elektrisch verbunden ist, und - Verriegeln der beiden Teilgehäuse (2, 3) durch eine Verriegelungseinrichtung (4) derart, dass die Verriegelungseinrichtung (4) in einer Verriegelungsposition (5) zusammen mit einem Teilbereich des ersten und/oder zweiten Teilgehäuses (2, 3) eine Antenne (6) einer Funk-Transpondereinrichtung ausbildet.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei zur Überprüfung der Steckverbindung mittels einer Empfängereinrichtung (8) ein kontaktloser Datenaustausch zur Funk-Transpondereinrichtung erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Empfängereinrichtung (8) ein RFID-Lesegerät ist und die Funk-Transpondereinrichtung ein RFID-Transponder ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei beim Verriegeln der beiden Teilgehäuse (2, 3) Teil-Antennen (61, 62) der Teilgehäuse (2, 3) durch die Verriegelungseinrichtung (4) elektrisch leitend miteinander verbunden werden.