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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder zur Kopplung mit einem entsprechenden elektrischen Gegensteckverbinder.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein elektrisches Steckverbindungssystem, wie es beispielsweise zur Herstellung elektrisch leitfähiger Verbindungen zwischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, kann einen Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder umfassen, die mithilfe einer Primärverriegelungseinrichtung miteinander verrastet werden können, sodass ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbindung verhindert wird. Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann die Primärverriegelungseinrichtung mithilfe eines zusätzlichen Bauteils, das in der Regel manuell in Position gebracht wird, in einer bestimmten Stellung blockiert werden, was auch als Connector Position Assurance (CPA) bezeichnet wird.
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Darüber hinaus kann das Steckverbindungssystem eine Sekundärverriegelungseinrichtung umfassen, die sicherstellt, dass der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder nur dann ganz zusammengesteckt, d. h. mittels der Primärverriegelungseinrichtung miteinander verrastet werden können, wenn ein oder mehrere elektrisch leitfähige Kontaktelemente, beispielsweise in Form von Außenleitern, korrekt im Steck- bzw. Gegensteckverbinder positioniert worden sind. Eine solche Sekundärverriegelungseinrichtung kann auch dazu dienen, das oder die Kontaktelemente gegen Verrutschen im Steck- bzw. Gegensteckverbinder zu sichern.
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WO 2021/028294 A1 beschreibt einen elektrischen Steckverbinder, eine elektrische Steckverbindung und ein Sicherungselement für einen elektrischen Steckverbinder.
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DE 101 59 197 A1 beschreibt einen Verbinder und ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Verbinders.
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DE 10110 092 C1 beschreibt einen Steckverbinder mit einer Gehäuseverriegelung.
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Zusammenfassung der Erfindung und vorteilhafter Ausführungsformen
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Es kann Bedarf an einer elektrischen Steckverbindung bestehen, die keinen zusätzlichen, beispielsweise manuellen Montageschritt zum Sperren der Primärverriegelungseinrichtung erfordert. Diesem Bedarf kann mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs entsprochen werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren dargelegt.
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder. Der Steckverbinder umfasst ein Steckverbindergehäuse zum Aufnehmen mindestens eines elektrisch leitfähigen Kontaktelements, wobei das Steckverbindergehäuse mit einem Gegensteckverbindergehäuse zum Aufnehmen mindestens eines elektrisch leitfähigen Gegenkontaktelements, das mit dem Kontaktelement elektrisch leitfähig verbunden werden soll, zu einer Steckverbindung verbindbar ist. Ferner umfasst der Steckverbinder ein Verriegelungselement, das zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung bewegbar am Steckverbindergehäuse gelagert ist und ausgebildet ist, um ein Lösen der Steckverbindung in der Verriegelungsstellung zu verhindern und in der Entriegelungsstellung zu ermöglichen, sowie ein Sperrelement, das zwischen einer Ausgangsstellung und einer Sperrstellung verschiebbar am Steckverbindergehäuse gelagert ist. Das Sperrelement ist ausgebildet, um das Verriegelungselement in der Sperrstellung daran zu hindern, die Entriegelungsstellung einzunehmen. Das Sperrelement ist zudem ausgebildet, um bei der Verlagerung des Steckverbindergehäuses relativ zum Gegensteckverbindergehäuse an das Gegensteckverbindergehäuse anzuschlagen, sodass das Gegensteckverbindergehäuse das Sperrelement entgegen der Steckrichtung von der Ausgangsstellung in die Sperrstellung verschiebt.
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Beispielsweise kann das Kontaktelement vom Steckverbindergehäuse und/oder das Gegenkontaktelement vom Gegensteckverbindergehäuse aufgenommen sein. Das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement können durch Herstellen der Steckverbindung elektrisch leitfähig miteinander verbindbar sein.
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Ohne den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken, können Ideen zu Ausführungsformen der Erfindung unter anderem als auf den nachstehend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Wie eingangs erwähnt, können bei Steckverbinderanordnungen, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie üblich sind, spezielle Gehäuseverriegelungen, auch CPA genannt, zur Anwendung kommen. Diese dienen dazu, sicherzustellen, dass das Gehäuse des Steckverbinders bzw. des Gegensteckverbinders ordnungsgemäß mit den jeweiligen elektrischen Kontakten verbunden wird. Die Position der Gehäuseverriegelung kann mithilfe eines gesonderten Sperrelements gesichert werden, das in der Regel nach dem Steckvorgang per Hand in eine entsprechende Sperrstellung gebracht werden muss, was einen zusätzlichen Schritt in der Montage darstellt und eine gewisse Übung erfordert.
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Mithilfe des vor- und nachstehend beschriebenen Ansatzes kann die Montage der Steckverbindung deutlich vereinfacht werden, indem das Sperrelement durch den Steckvorgang selbst in die gewünschte Position gebracht wird. Somit kann ein zusätzlicher Montageschritt nach dem Steckvorgang entfallen, insbesondere ein zusätzlicher manueller Montageschritt, der entsprechend zeitaufwendig und fehleranfällig sein kann.
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Unter „Kontaktelement“ bzw. „Gegenkontaktelement“ kann beispielsweise ein stift- und/oder buchsenförmiger metallischer Leiter verstanden werden, der mit einem Kabel elektrisch leitfähig verbunden sein kann. Beispielsweise kann das Kontaktelement bzw. das Gegenkontaktelement einen Außenleiter und einen koaxial dazu angeordneten Innenleiter umfassen. Das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement können beispielsweise ineinandersteckbar sein.
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Das Verriegelungselement kann ausgebildet sein, um in der Verriegelungsstellung kraft- und/oder formschlüssig mit einem entsprechend geformten Verrastungsbereich des Gegensteckverbindergehäuses zusammenzuwirken, sodass ein Auseinanderziehen der Steckverbindung verhindert wird. In der Entriegelungsstellung kann das Verriegelungselement beispielsweise vollständig aus dem Verrastungsbereich herausbewegt sein.
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Die Bewegungen des Verriegelungselements und des Sperrelements können in geeigneter Weise zeitlich aufeinander abgestimmt sein, um sicherzustellen, dass das Sperrelement das Verriegelungselement erst dann sperrt, wenn dieses im Gegensteckverbindergehäuse eingerastet ist.
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Es ist nicht zwingend erforderlich, dass jegliche Bewegung des Verriegelungselements durch das in der Sperrstellung befindliche Sperrelement unterbunden wird. Beispielsweise kann in der Sperrstellung eine geringfügige Bewegung des Verriegelungselements in Richtung der Entriegelungsstellung weiterhin möglich sein, solange sichergestellt ist, dass das Verriegelungselement nicht bis in die Entriegelungsstellung bewegt werden kann.
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Die Sperrung des Verriegelungselements wird prinzipiell dadurch erreicht, dass das Sperrelement zumindest einen Teil eines möglichen Bewegungsraums des Verriegelungselements versperrt, wobei sich das Sperrelement am Steckverbindergehäuse abstützt. Um die Sperrung aufzuheben, kann das Sperrelement beispielsweise entgegen der Steckrichtung in eine dritte Stellung gebracht werden, in der das Sperrelement dem Verriegelungselement nicht mehr im Weg steht, sodass dieses wieder in die Entriegelungsstellung gebracht werden kann. Alternativ kann das Sperrelement auch einfach vom Steckverbindergehäuse entfernt werden, um die Sperrung aufzuheben, beispielsweise durch Abziehen vom Steckverbindergehäuse entgegen der Steckrichtung. Das In-Position-Bringen bzw. Entfernen des Sperrelements kann mithilfe eines Werkzeugs, etwa eines Schraubenziehers, und/oder per Hand erfolgen.
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Das Sperrelement kann beispielsweise entlang einer Verschiebeachse verschiebbar gelagert sein, die zur Steckrichtung parallel ist. Bei dem Sperrelement kann es sich insbesondere um ein einstückig hergestelltes Teil, beispielsweise ein Spritzgussteil oder additiv gefertigtes Teil, handeln.
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Der Steckverbinder kann zusätzlich einen Sekundärverriegelungsmechanismus aufweisen, der ausgebildet ist, um zu bewirken, dass das Steckverbindergehäuse und das Gegensteckverbindergehäuse nur dann zu der Steckverbindung verbindbar sind, wenn das vom Steckverbindergehäuse aufgenommene Kontaktelement in einer vorgegebenen Position im und/oder am Steckverbindergehäuse angeordnet ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Gegensteckverbinder einen solchen Sekundärverriegelungsmechanismus aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verriegelungselement schwenkbar am Steckverbindergehäuse gelagert sein und durch Schwenken hin zum Steckverbindergehäuse in die Entriegelungsstellung bewegbar sein. Dabei kann das Sperrelement mindestens einen Sperranschlag aufweisen, der ausgebildet ist, um einen Schwenkbereich des Verriegelungselements in der Sperrstellung einzuschränken und in der Ausgangsstellung freizugeben. Hierzu kann das Verriegelungselement beispielsweise als ein einseitig am Steckverbindergehäuse gelagerter Arm ausgebildet sein. Das Verriegelungselement kann an einem seiner (Arm-)Enden gelenkig gelagert oder fest mit dem Steckverbindergehäuse verbunden sein. Dabei kann ein freies (Arm-)Ende des Verriegelungselements in der Verriegelungsstellung weiter vom Steckverbindergehäuse abstehen als in der Entriegelungsstellung. Beispielsweise kann das Sperrelement zumindest teilweise in einem Spalt zwischen dem Verriegelungselement und dem Steckverbindergehäuse verschiebbar angeordnet sein, wobei der Spalt durch Bewegen des Verriegelungselements von der Verriegelungs- in die Entriegelungsstellung kleiner wird. Das Sperrelement kann derart ausgeführt sein, dass der Sperranschlag in der Sperrstellung im Spalt angeordnet ist, d. h. sich zwischen dem Verriegelungselement und dem Steckverbindergehäuse befindet, was bewirkt, dass das Verriegelungselement nicht oder zumindest nicht vollständig hin zum Steckverbindergehäuse schwenkbar ist. In der Ausgangsstellung kann der Sperranschlag hingegen außerhalb des Spalts angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Sperranschlag durch einen elastisch biegbaren Finger gebildet sein. Beispielsweise kann der Finger im unverbogenen Zustand quer zur Verschiebeachse des Sperrelements ausgerichtet sein. Dabei kann ein freies Ende des Fingers in der Sperrstellung gegen das Verriegelungselement, beispielsweise gegen eine Anschlagfläche und/oder einen Vorsprung des Verriegelungselements (siehe weiter unten), gerichtet sein. Durch diese Ausführungsform kann eine Kraft, die unter Umständen beim Bewegen des Verriegelungselements von der Verriegelungs- in die Entriegelungsstellung auf den Sperranschlag einwirkt, in eine kontrollierte elastische Verformung des Sperranschlags umgesetzt werden. Dabei kann der Finger durch eine in der Steckrichtung wirkende Komponente der Kraft und/oder durch eine quer zur Steckrichtung wirkende Komponente der Kraft in definierter Weise elastisch verformbar sein. Dies verhindert Beschädigungen des Verriegelungselements und/oder des Sperrelements.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Sperranschlag in der Sperrstellung einer Anschlagfläche des Verriegelungselements gegenüberliegen, sodass das Verriegelungselement mit der Anschlagfläche am Sperranschlag anschlägt, wenn das Verriegelungselement hin zum Steckverbindergehäuse geschwenkt wird. Umgekehrt ist es möglich, dass der Sperranschlag in der Ausgangsstellung von der Anschlagfläche weggeschoben ist, sodass das Verriegelungselement in die Entriegelungsstellung schwenkbar ist. Die Anschlagfläche und der Sperranschlag können in der Sperrstellung einander berühren oder durch einen kleinen Spalt voneinander getrennt sein. Dies hat den Effekt, dass das in der Verriegelungsstellung befindliche Verriegelungselement kein Spiel oder nur sehr wenig Spiel hat, wenn das Sperrelement in die Sperrstellung geschoben ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Anschlagfläche durch zwei Vorsprünge gebildet sein, die von einander gegenüberliegenden Längsseiten des Verriegelungselements abstehen. Dabei kann das Sperrelement zwei Sperranschläge aufweisen, die in der Sperrstellung je einem der Vorsprünge gegenüberliegen. Die zwei Vorsprünge können beispielsweise zwei einzelne Nasen sein oder durch eine beidseitige Verdickung des Verriegelungselements gebildet sein. Dies ermöglicht eine beidseitige und damit besonders stabile Abstützung des Verriegelungselements am Sperrelement.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verriegelungselement durch Schwenken hin zum Steckverbindergehäuse elastisch verbiegbar sein, sodass das Verriegelungselement in der Entriegelungsstellung mit einer zur Verriegelungsstellung hin gerichteten Federkraft vorgespannt ist. Dies bewirkt, dass das Verriegelungselement beim Loslassen von allein in die Verriegelungsstellung zurückkehrt, ohne dass dazu ein gesonderter Federmechanismus erforderlich ist. Es ist möglich, dass das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung nicht vorgespannt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Sperrelement mindestens einen Verschiebeanschlag aufweisen, der ausgebildet ist, um bei der Verlagerung des Steckverbindergehäuses relativ zum Gegensteckverbindergehäuse an ein dem Steckverbindergehäuse zugewandtes Ende des Gegensteckverbindergehäuses anzuschlagen. Bei dem Verschiebeanschlag kann es sich um einen vom Sperranschlag oder von den Sperranschlägen räumlich getrennten Anschlag handeln. Insbesondere kann der Verschiebeanschlag in eine andere Richtung als der Sperranschlag bzw. die Sperranschläge ausgerichtet sein. Beispielsweise kann der Verschiebeanschlag eine Anschlagfläche aufweisen, die orthogonal oder leicht schräg zur Steckrichtung ausgerichtet ist. Der Verschiebeanschlag kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass er in der Sperrstellung in einen in das Gegensteckverbindergehäuse einführbaren vorderen Teil des Steckverbindergehäuses hineinragt und in der Ausgangsstellung vom vorderen Teil weggeschoben ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Sperrelement mindestens zwei Verschiebeanschläge aufweisen, die ausgebildet sind, um bei der Verlagerung des Steckverbindergehäuses relativ zum Gegensteckverbindergehäuse an unterschiedlichen Stellen des dem Steckverbindergehäuse zugewandten Endes des Gegensteckverbindergehäuses anzuschlagen. Beispielsweise können die zwei Verschiebeanschläge in Bezug auf eine Verschiebeachse des Sperrelements zueinander symmetrisch ausgebildet sein. Dadurch kann ein Verkanten des Sperrelements vermieden werden, wenn es von der Ausgangs- in die Sperrstellung verschoben wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Sperrelement eine Grundplatte aufweisen, die verschiebbar am Steckverbindergehäuse gelagert ist und eine Aussparung zum Aufnehmen eines Endabschnitts des Verriegelungselements in der Entriegelungsstellung aufweist. Die Aussparung kann beispielsweise durch eine zentrale Öffnung in der Grundplatte gebildet sein. An der Grundplatte kann bzw. können der Sperranschlag bzw. die Sperranschläge und/oder der Verschiebeanschlag bzw. die Verschiebeanschläge befestigt sein. Die Aussparung kann sich zumindest teilweise zwischen den zwei Sperranschlägen und/oder den zwei Verschiebeanschlägen erstrecken. Beispielsweise kann der Endabschnitt des Verriegelungselements von der Aussparung aufgenommen sein, wenn das Verriegelungselement in die Entriegelungsstellung bewegt ist und das Sperrelement in die Ausgangsstellung und/oder in eine Zwischenstellung zwischen der Ausgangsstellung und der Sperrstellung verschoben ist. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauform des Steckverbinders.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Steckverbindergehäuse einen Gehäusekörper und zwei vom Gehäusekörper abstehende Wandabschnitte mit jeweils einer ersten Verrastungsaufnahme und einer zweiten Verrastungsaufnahme aufweisen. Das Sperrelement kann zwischen den zwei Wandabschnitten geführt sein und für jeden der Wandabschnitte ein Verrastungselement aufweisen, das zwischen der ersten Verrastungsaufnahme und der zweiten Verrastungsaufnahme des jeweiligen Wandabschnitts verschiebbar angeordnet sein kann. Dabei kann das Verrastungselement in der ersten Verrastungsaufnahme verrastet sein, wenn das Sperrelement in die Ausgangsstellung verschoben ist, und in der zweiten Verrastungsaufnahme verrastet sein, wenn das Sperrelement in die Sperrstellung verschoben ist. Der Gehäusekörper kann ausgebildet sein, um das Kontaktelement oder mehrere davon aufzunehmen. Die beiden Wandschnitte können einander gegenüberliegend am Gehäusekörper angeordnet sein. Es ist möglich, dass die beiden Wandabschnitte miteinander zu einem bügelförmigen Gebilde verbunden sind, durch das das Verriegelungselement und/oder das Sperrelement hindurchgeführt sein kann bzw. können. Die Wandabschnitte können beispielweise geeignete Führungen, etwa in Form von Nuten oder Rillen, zum Führen des Sperrelements aufweisen. Die Führungen können beispielsweise ausgebildet sein, um äußere Randbereiche der Grundplatte des Sperrelements aufzunehmen. Unter „Verrastungsaufnahme“ kann beispielsweise eine Vertiefung, Erhebung oder Öffnung im jeweiligen Wandabschnitt verstanden werden, die mit dem jeweiligen Verrastungselement verrastbar ist. Die erste und die zweite Verrastungsaufnahme können als verbundene Geometrie oder als zwei einzelne Geometrien bzw. Ausschnitte ausgeführt sein. Unter „Verrastungselement“ kann beispielsweise ein elastisch federndes Element verstanden werden, das ausgebildet ist, um form- und/oder kraftschlüssig in die jeweilige erste und zweite Verrastungsaufnahme einzugreifen. Diese Ausführungsform ermöglicht einen besonders platzsparenden Verrastungsmechanismus zum Verrasten des Sperrelements. Die Verrastung des Sperrelements stellt sicher, dass sich das Sperrelement nicht ungewollt verschiebt und/oder dass zum Entfernen des Sperrelements erst ein gewisser Widerstand überwunden werden muss.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Sperrelement ausgebildet sein, um in der Sperrstellung ein axiales Spiel zwischen dem Steckverbindergehäuse und dem Gegensteckverbindergehäuse zu minimieren, wenn das Steckverbindergehäuse mit dem Gegensteckverbindergehäuse zu der Steckverbindung verbunden ist. Unter „axiales Spiel“ kann ein Spiel in und/oder entgegen der Steckrichtung verstanden werden. Beispielsweise kann das Sperrelement in der Sperrstellung derart am Steckverbindergehäuse verrastbar sein, dass das Sperrelement zwischen dem dem Steckverbindergehäuse zugewandten Ende des Gegensteckverbindergehäuses, insbesondere zwischen dessen Stirnfläche, und der zweiten Verrastungsaufnahme mit einer definierten Kraft in axialer Richtung verspannt ist, sodass die beiden Gehäuse entgegen der Steckrichtung geringfügig auseinandergedrückt werden. Auf diese Weise können ungewollte axiale Bewegungen der beiden Gehäuse zueinander im zusammengesteckten Zustand vermieden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Steckverbindergehäuse mindestens eine Nut aufweisen, in der eine Nase des Sperrelements verschiebbar angeordnet ist. Dabei kann die Nase in der Ausgangstellung an ein erstes Ende der Nut und/oder in der Sperrstellung an ein zweites Ende der Nut anschlagen. Anders ausgedrückt kann die Nase in der Nut zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende frei verschiebbar sein, während ein Verschieben der Nase über das erste Ende hinaus, beispielsweise in der Steckrichtung, und/oder ein Verschieben der Nase über das zweite Ende hinaus, beispielsweise entgegen der Steckrichtung, nicht oder nur mit übermäßig hohem Kraftaufwand möglich ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sich das Sperrelement nicht ohne Weiteres über die Ausgangs- und/oder die Sperrstellung hinaus verschieben lässt. Die Nut(en) und die Nase(en) können ferner ausgebildet sein, um das Sperrelement beim Verschieben seitlich zu führen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert, wobei weder die Zeichnungen noch die Erläuterungen als die Erfindung in irgendeiner Weise einschränkend auszulegen sind.
- 1 zeigt eine Seitenansicht eines elektrischen Steckverbindungssystems mit einem Steckverbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im nicht verrasteten Zustand.
- 2 zeigt eine Seitenansicht des Steckverbindungssystems aus 1 im verrasteten Zustand.
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Steckverbinders gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Ausgangsstellung.
- 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders aus 3 in einer Sperrstellung.
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines den Steckverbinder aus 3 aufweisenden elektrischen Steckverbindungssystems im nicht verrasteten Zustand.
- 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Steckverbindungssystems aus 5 im verrasteten Zustand.
- 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sperrelements des Steckverbinders aus 3.
- 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sperrelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sperrelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sperrelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Zeichnungen gleiche bzw. gleichwirkende Merkmale.
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Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen
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1 zeigt ein elektrisches Steckverbindungssystem 1, das einen elektrischen Steckverbinder 2 mit einem Steckverbindergehäuse 3 und einen elektrischen Gegensteckverbinder 4 mit einem Gegensteckverbindergehäuse 5 umfasst. Im Steckverbindergehäuse 3 ist ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement 6 angeordnet, das mit einem vom Gegensteckverbindergehäuse 5 aufgenommenen elektrisch leitfähigen Gegenkontaktelement 7 elektrisch leitfähig verbunden werden soll. Hierzu sind das Steckverbindergehäuse 3 und das Gegensteckverbindergehäuse 5 durch eine Verlagerung relativ zueinander in einer Steckrichtung S zu einer Steckverbindung 8 verbindbar (siehe 2). Dabei können das Kontaktelement 6 und das Gegenkontaktelement 7 teilweise ineinandergesteckt werden, wodurch eine elektrische leitfähige Steckverbindung entsteht.
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Das Steckverbindungssystem 1 kann auch zwei oder mehr Kontaktelemente 6 bzw. Gegenkontaktelemente 7 umfassen, d. h. zwei- oder mehrpolig sein.
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Der Steckverbinder 2 umfasst ferner ein Verriegelungselement 9, das zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung bewegbar am Steckverbindergehäuse 3 gelagert ist.
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In diesem Beispiel ist das Verriegelungselement 9 an einem seiner Enden schwenkbar am Steckverbindergehäuse 3 gelagert und durch Schwenken seines freien Endes hin zum Steckverbindergehäuse 3 in die Entriegelungsstellung bewegbar. Die Entriegelungsstellung ist in 1 mit gestrichelten Linien angedeutet.
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Wie in 2 zu erkennen, sind das Steckverbindergehäuse 3 und das Gegensteckverbindergehäuse 5 über das Verriegelungselement 9 in der Verriegelungsstellung miteinander verrastet, sodass die Steckverbindung 8 nicht mehr ohne Weiteres gelöst werden kann.
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In diesem Beispiel ist das Verriegelungselement 9 als ein elastisch biegbarer Arm ausgebildet, der durch Herunterdrücken hin zum Steckverbindergehäuse 3 vorspannbar ist, sodass sich das Verriegelungselement 9 beim Loslassen von allein von der Entriegelungs- in die Verriegelungsstellung zurückbewegt. In der Entriegelungsstellung können das Steckverbindergehäuse 3 und das Gegensteckverbindergehäuse 5 vollständig, beispielsweise bis auf Anschlag, ineinandergesteckt bzw. wieder auseinandergezogen werden.
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Alternativ kann das Verriegelungselement 9 auch mittels eines mechanischen Gelenks zwischen der Entriegelungs- und der Verriegelungsstellung schwenkbar am Steckverbindergehäuse 3 gelagert sein. In diesem Fall kann die Vorspannung des Verriegelungselements 9 beispielsweise mittels einer gesonderten Feder erzeugt werden.
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Das Verriegelungselement 9 kann beispielsweise einen Verrastungskeil 11 aufweisen, der beim Zusammenführen des Steckverbindergehäuses 3 und des Gegensteckverbindergehäuse 5 über eine dem Steckverbindergehäuse 3 zugewandte Stirnkante des Gegensteckverbindergehäuse 5 gleitet. Dies hat den Effekt, dass das Verriegelungselement 9 quer zur Steckrichtung S zum Steckverbindergehäuse 3 hingeschwenkt wird, d. h. umso stärker gebogen wird, je weiter das Steckverbindergehäuse 3 und das Gegensteckverbindergehäuse 5 zusammengeführt werden. Aufgrund der Vorspannung des elastisch verbogenen Verriegelungselements 9 kann der Verrastungskeil 11 dann von allein in einem entsprechend geformten Verrastungsbereich des Gegensteckverbindergehäuses 5 einrasten (siehe 2). Die resultierende Steckverbindung 8 kann also nur noch gelöst werden, indem das Verriegelungselement 9 unter Kraftaufwand zurück in die Entriegelungsstellung gebracht wird.
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Um dies zu verhindern, beispielsweise aus Sicherheitsgründen, umfasst das Steckverbindungssystem 1 ein Sperrelement 12, das zwischen einer Ausgangsstellung, (siehe 1) und einer Sperrstellung (siehe 2) in einer Verschieberichtung V verschiebbar am Steckverbindergehäuse 3 gelagert ist. Die Verschieberichtung V und die Steckrichtung S können beispielsweise zueinander parallel verlaufen.
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Das Sperrelement 12 kann einen Sperranschlag 13 und einen Verschiebeanschlag 14 aufweisen und so ausgebildet sein, dass es mit dem Verschiebeanschlag 14 beim Zusammenstecken des Steckverbindergehäuses 3 und des Gegensteckverbindergehäuses 5 ans Gegensteckverbindergehäuse 5 anschlägt, beispielsweise an ein dem Steckverbindergehäuse 3 zugewandtes Ende des Gegensteckverbindergehäuses 5, wodurch das Sperrelement 12 vom Gegensteckverbindergehäuse 5 entgegen der Steckrichtung S von der Ausgangs- in die Sperrstellung verschoben wird.
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Der Sperranschlag 13 kann so ausgebildet sein, dass er in der Sperrstellung einen Schwenkbereich 15 des Verriegelungselements 9 verstellt, sodass das Verriegelungselement 9 nicht mehr in die Entriegelungsstellung schwenkbar ist.
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Beispielsweise kann der Sperranschlag 13 den Schwenkbereich 15 dadurch verstellen, dass er in der Sperrstellung einerseits einer Anschlagfläche 16 des Verriegelungselement 9 gegenüberliegt und andererseits vom Steckverbindergehäuse 3 abgestützt ist. In der Ausgangsstellung kann der Sperranschlag 13 hingegen von der Anschlagfläche 16 vollständig weggeschoben sein (siehe 1).
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Der Steckvorgang allein bewirkt also, dass das Verriegelungselement 9 zunächst von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung und anschließend von der Entriegelungsstellung zurück in die Verriegelungsstellung bewegt wird und am Ende des Steckvorgangs in der Verriegelungsstellung blockiert wird. Eine solche Selbstverriegelungsfunktion vereinfacht die Montage des Steckverbindungssystems 1 insofern, als das Verriegelungselement 9 nicht eigens, beispielsweise mit dem Daumen, in die Entriegelungsstellung gedrückt zu werden braucht bzw. kein zusätzlicher manueller Schritt erforderlich ist, um das eingerastete Verriegelungselement 9 mittels eines Sperrelements zu verriegeln.
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3 zeigt einen Steckverbinder 2, dessen Steckverbindergehäuse 3 einen Gehäusekörper 17, in dem das Kontaktelement 6 aufgenommen sein kann, und zwei vom Gehäusekörper 17 abstehende Wandabschnitte 18 aufweist, wobei das Sperrelement 12 zwischen den zwei Wandabschnitten 18 geführt sein kann. Die beiden Wandabschnitte 18 können zu einem bügelförmigen Gebilde miteinander verbunden sein. Durch dieses Gebilde kann zusätzlich zum Sperrelement 12 das Verriegelungselement 9 hindurchgeführt sein.
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Jeder der Wandabschnitte 18 kann eine erste Verrastungsaufnahme 19 und eine zweite Verrastungsaufnahme 20 aufweisen, die zur Verrastung des Sperrelements 12 am Steckverbindergehäuse 3 in der Ausgangs- bzw. Sperrstellung dienen.
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Wie in 7 bis 10 gezeigt, kann das Sperrelement 12 für jeden der Wandabschnitte 18 ein Verrastungselement 21, also insgesamt zwei Verrastungselemente 21, aufweisen. Die Verrastungselemente 21 können an einander gegenüberliegenden Seiten des Sperrelements 12 angeordnet sein.
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Jedes der Verrastungselemente 21 kann beispielsweise eine Rastnase 22 aufweisen, die zwischen der ersten Verrastungsaufnahme 19 und der zweiten Verrastungsaufnahme 20 des entsprechenden Wandabschnitts 18 verschiebbar angeordnet ist. Dementsprechend können die Verrastungsaufnahmen 19, 20 jeweils durch eine Vertiefung oder Öffnung im entsprechenden Wandabschnitt 18 gebildet sein, wobei die Rastnase 22 in der Ausgangsstellung formschlüssig in die erste Verrastungsaufnahme 19 und in der Sperrstellung formschlüssig in die zweite Verrastungsaufnahme 20 eingreifen kann.
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Die Verrastungselemente 21 können in geeigneter Weise elastisch federnd ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines einseitig befestigen biegbaren Fingers oder Schnapphakens, wie in 8 und 10 gezeigt, oder in Form eines zweiseitig befestigten biegbaren Streifens, wie in 7 und 9 gezeigt.
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Zur einfachen manuellen Betätigung kann das Verrastungselement 21 beispielsweise eine speziell geformte Grifffläche 23 für einen Finger aufweisen (siehe 10).
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Wie in 3 und 4 gut zu erkennen, kann das Verriegelungselement 9 zwei Vorsprünge 24 aufweisen, die von einander gegenüberliegenden Längsseiten des Verriegelungselements 9, d. h. quer zu dessen Längsrichtung, abstehen können und die Anschlagfläche 16 bereitstellen. Dementsprechend kann das Sperrelement 12 zwei Sperranschläge 13 aufweisen, die in der Sperrstellung je einem der Vorsprünge 24 gegenüberliegen und so das Verriegelungselement 9 blockieren (siehe 4). In der Ausgangsstellung können die Sperranschläge 13 hingegen vom jeweiligen Vorsprung 24 vollständig weggeschoben sein (siehe 3).
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Des Weiteren kann das Sperrelement 12 zwei separate Verschiebeanschläge 14 aufweisen, die in der Ausgangsstellung jeweils in einen vorderen Teil 25 des Steckverbindergehäuses 3 hineinragen. Der vordere Teil 25 kann - im Gegensatz zu einem hinteren Teil 26 des Steckverbindergehäuses 3 - ins Gegensteckverbindergehäuse 5 einführbar sein. In der Sperrstellung können die beiden Verschiebeanschläge 14 vollständig im hinteren Teil 26 angeordnet sein (siehe 4).
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In dem in 3 und 4 gezeigten Beispiel ist das Steckverbindergehäuse 3 zusätzlich mit zwei parallelen Nuten 27 ausgebildet, in die jeweils eine vom Sperrelement 12 abstehende Nase 28 eingreift, die in der jeweiligen Nut 27 verschiebbar ist. Die Nuten 27 können so ausgebildet sein, dass die Nasen 28 in der Ausgangsstellung an einem ersten Ende der jeweiligen Nut 27 und in der Sperrstellung an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der jeweiligen Nut 27 anliegen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Sperrelement 12 nicht über die Ausgangs- bzw. Sperrstellung hinaus verschiebbar ist bzw. nicht ohne Weiteres vom Steckverbinder 2 entfernbar ist.
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In 7 bis 10 sind beispielhaft mögliche Ausführungsformen des Sperrelements 12 gezeigt.
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Beispielsweise kann das Sperrelement 12 eine Grundplatte 30 aufweisen, die von einem entsprechend abgeflachten Bereich des Steckverbindergehäuses 3 aufgenommen und darauf verschiebbar gelagert sein kann.
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Die Grundplatte 30 kann eine mittige Aussparung 31 zum Aufnehmen eines freien Endes des Verriegelungselements 9 aufweisen. Mithilfe der Aussparung 31 kann beispielsweise ein möglicher Schwenkbereich 15 des Verriegelungselements 9 vergrößert werden.
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An der Grundplatte 30 können die Sperranschläge 13, die Verschiebeanschläge 14 und/oder die Verrastungselemente 21 befestigt sein.
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Beispielsweise können die Sperranschläge 13 jeweils als ein elastisch biegbarer Finger ausgebildet sein, der im unverbogenen Zustand im Wesentlichen quer zur Verschieberichtung V des Sperrelements 12 von der Grundplatte 30 wegstehen kann (siehe 7 und 8). Alternativ können die Sperranschläge 13 als starre Blöcke ausgebildet sein (siehe 9 und 10).
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Die Verschiebeanschläge 14 können beispielsweise durch verschiedene Teilflächen ein und derselben Stirnfläche des Sperrelements 12 gebildet sein (siehe 9 und 10). Alternativ können die Verschiebeanschläge 14 als einzelne, massive Arme ausgebildet sein (siehe 7 und 8). Die Verschiebeanschläge 14 schlagen somit an verschiedene Stellen des dem Steckverbindergehäuse 3 zugewandten Endes des Gegensteckverbindergehäuses 5 an, wenn das Steckverbindergehäuse 3 und das Gegensteckverbindergehäuse 5 zusammengesteckt werden.
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In einer Vorverraststellung des Steckverbindungssystems 1, in der das Steckverbindergehäuse 3 und das Gegensteckverbindergehäuse 5 teilweise ineinandergesteckt sein können, kann das Sperrelement 12 beispielsweise bis auf Anschlag an das Gegensteckverbindergehäuse 5 herangeschoben sein. Zudem kann, wie weiter oben beschrieben, das Sperrelement 12 in der Vorverraststellung teilweise in einen Steckbereich des Steckverbinders 2, d. h. den vorderen Teil 25 des Steckverbindergehäuses 3, hineinragen. Beim Steckvorgang wird das Sperrelement 12 dann beispielsweise von einer Stirnfläche des Gegensteckverbindergehäuses 5 gegen die Steckrichtung S in die Sperrstellung gedrückt, die einer Endverraststellung des Steckverbindungssystems 1 entsprechen kann. Die Verschiebung des Sperrelements 12 findet gleichzeitig mit der Steckbewegung der beiden Gehäuse 3, 5 statt. In der Endverraststellung blockiert das Sperrelement 12 also das Verriegelungselement 9. Anders ausgedrückt ist es in der Endverraststellung nicht möglich, das Sperrelement 12 von der Sperrstellung wieder zurück in die Ausgangsstellung zu schieben, da der Weg dorthin vom Gegensteckverbindergehäuses 5 versperrt wird.
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Die Verrastungsaufnahmen 19, 20 können beispielsweise so angeordnet sein, dass damit ein axiales Spiel des Sperrelements 12 in der Steckrichtung S ausgeglichen wird. Beispielsweise kann das Sperrelement 12 in der Vor- und/oder Endverraststellung zwischen der Stirnfläche des Gegensteckverbindergehäuses 5 und der ersten Verrastungsaufnahme 19 definiert axial verspannt sein. Das derart verspannte Sperrelement 12 kann also die beiden Gehäuse 3, 5 in der Vor- und/oder Endverraststellung, in der sie mittels des Verriegelungselements 9 unter Umständen nicht ganz spielfrei miteinander verrastet sind, entgegen der Steckrichtung S geringfügig auseinanderdrücken, sodass das axiale Spiel zwischen den beiden Gehäusen 3, 5 reduziert oder eliminiert wird.
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Abschließend wird darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“ usw. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und unbestimmte Artikel wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner wird darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit Merkmalen oder Schritten, die mit Verweis auf andere der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbindungssystem
- 2
- Steckverbinder
- 3
- Steckverbindergehäuse
- 4
- Gegensteckverbinder
- 5
- Gegensteckverbindergehäuse
- 6
- Kontaktelement
- 7
- Gegenkontaktelement
- 8
- Steckverbindung
- 9
- Verriegelungselement
- 11
- Verrastungskeil
- 12
- Sperrelement
- 13
- Sperranschlag
- 14
- Verschiebeanschlag
- 15
- Schwenkbereich
- 16
- Anschlagfläche
- 17
- Gehäusekörper
- 18
- Wandabschnitt
- 19
- erste Verrastungsaufnahme
- 20
- zweite Verrastungsaufnahme
- 21
- Verrastungselement
- 22
- Rastnase
- 23
- Greifabschnitt
- 24
- Vorsprung
- 25
- vorderer Teil
- 26
- hinterer Teil
- 27
- Nut
- 28
- Nase
- 30
- Grundplatte
- 31
- Aussparung
- S
- Steckrichtung
- V
- Verschieberichtung
