-
Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung zur lösbaren Kontaktierung elektrisch leitender Kontaktierungselemente, gebildet durch eine Kontaktbuchse und einen Kontaktbolzen mit einem Steckverbinderstecker und einem Steckverbindergegenstecker, aufweisend eine Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage und ein Verfahren zur Demontage einer solchen Steckverbindung.
-
Zur Kontaktierung oder Herstellung lösbarer elektrisch leitender Verbindungen werden Steckverbindungen, Kontaktierungselemente, Polverbinder, Steckhülsen usw. in unterschiedlichsten Ausbildungen und Varianten eingesetzt. Insbesondere, aber nicht ausschließlich bei elektrischen Kontaktierungsaufgaben im höheren Leistungsbereich sind Kontaktsysteme entwickelt worden, die auf prismatischen Geometrien zur Aufnahme eines oder mehrerer Kontaktpins basieren.
-
Hochspannungssteckverbinder sind häufig mit einem oder mehreren Steckkontaktpins realisiert und müssen neben der zuverlässigen, lösbaren und dauerfesten Kontaktierung insbesondere auch gegen ungewolltes oder durch Axialzugbelastungen verursachtes Trennen der Steckverbindung gesichert werden.
-
Bei Rundsteckverbinder werden als Primärverriegelungen im Stand der Technik häufig Bajonett- oder Schraubverriegelungen eingesetzt. Diese Sicherungsmittel sind üblicherweise fest an den jeweiligen Steckverbindungen angebracht und werden ergänzt durch Sekundärverriegelungen zur Sicherung gegen ungewolltes Trennen der Verbindung. Im Stand der Technik werden Sicherungsmittel üblicherweise als federartige Anordnungen verwendet, die mit entsprechenden Öffnungen oder Verrastungen in Eingriff stehen und dadurch eine Verrieglung von zwei Teilen einer Rundsteckverbindung bewirken.
-
Weiterhin sind Rundsteckverbinder bekannt, bei denen über so genannte Bajonettverschlüsse die Steckverbindung hergestellt wird. Eine alternative Form eines Verschlusses ist ein Drehverschluss, der ähnlich wie ein Bajonettverschluss jeweils an den Steckverbindungen so angebracht ist, dass mittels einer Verrieglungsschraube das Steckverbinderpaar an einem Verriegelungsgewinde festgelegt wird. Auch können integrierte oder separate Primärverriegelungen zum Einsatz kommen, die durch Sekundärverriegelungsvorrichtungen ergänzbar sind.
-
Problematisch sind Verriegelungen insbesondere, wenn verhindert werden soll, dass die Verriegelung unbeabsichtigt oder nicht bestimmungsgemäß gelöst wird und/oder der unter Spannung stehende Steckverbinder gezogen wird. Im letztgenannten Fall können sich insbesondere im Hochspannungsbereich Lichtbögen zünden, die sicherheitsproblematisch sind und Lebensgefahr bedeuten können.
-
Auch kann bei dynamischen Anwendungen und bei Vibrationen von Maschinen das Problem auftreten, dass sich Steckverbinderverriegelungen mit der Zeit infolge dieser mechanischen Vibrationen lösen können und der Steckverbinder nicht mehr zuverlässig mit dem Gegenstecker verbunden ist.
-
Eine bekannte Steckverbinderlösung mit Primär- und Sekundärverriegelung ist in der
DE 10 2013 112 103 A1 vorgestellt. Ein Stecker dieser Steckverbindung umfasst eine innere Baugruppe, eine bezüglich der inneren Baugruppe verschiebbar gelagerte und die innere Baugruppe zumindest teilweise umschließende äußere Hülse, und erste Verriegelungsmittel zum Verriegeln des Steckers mit einem zugeordneten Steckverbinderteil bei einem Aufstecken des Steckers auf das Steckverbinderteil, wobei die Verriegelung durch eine Verschiebung der äußeren Hülse bezüglich der inneren Baugruppe gelöst werden kann.
-
Solche Steckverbinder, bestehend aus einem Stecker und einem Steckverbinderteil, sind bekannt unter der Bezeichnung Push-Pull-Steckverbinder. Dieser Name leitet sich von der Funktion solcher Steckverbinder ab. So können diese durch ein einfaches Aufstecken des Steckers in einer Einsteckrichtung auf das Steckverbinderteil geschlossen werden („Push“). Das Steckverbinderteil kann dabei eine Buchse oder ein zweiter Stecker sein. Bei dem Aufstecken bzw. durch das Aufstecken werden Verriegelungsmittel des Steckers und des Steckverbinderteils miteinander verriegelt, sodass der Steckverbinder nicht durch Ziehen z. B. an einem mit dem Stecker verbundenen Kabel gelöst werden kann. Zum Lösen der Verbindung wird die äußere Hülse des Steckers entgegen der Einsteckrichtung gezogen („Pull“). Dabei erfolgt eine Relativbewegung zwischen der äußeren Hülse und der inneren Baugruppe des Steckers, wodurch die Verriegelungsmittel entriegelt werden. Wird die äußere Hülse weiter entgegen der Einsteckrichtung gezogen, so wird der Stecker von dem Steckverbinderteil gelöst.
-
Bei anderen Arten von Steckverbindern muss zum Verriegeln bzw. Entriegeln ein zusätzlicher Vorgang ausgeführt werden. Ein derartiger Vorgang wäre beispielsweise das Anheben oder Niederdrücken eines als Verriegelungsmittel dienenden Rasthakens oder eine zusätzliche Drehbewegung der äußeren Hülse, wie z. B. bei sogenannten Bajonett-Steckverbindern üblich.
-
Nachteilig ist, dass ggf. ein versehentliches Lösen des Steckverbinders aufgrund des einfachen Entriegelungsvorgangs durch Ziehen an der äußeren Hülse erfolgen kann. Ein weiterer Nachteil der bekannten Steckverbinder dieses Push-Pull-Typs ist, dass jede Person, die Zugang zu dem Steckverbinder hat, ohne weitere Hilfsmittel einen solchen Steckverbinder lösen kann. Ein versehentliches, willkürliches oder unbefugtes Lösen kann mit den bekannten Steckverbindern vom komfortablen Push-Pull-Typ nicht verhindert werden.
-
Zur Lösung schlägt die
DE 10 2013 112 103 A1 vor, dass ein zusätzliches Verriegelungselement vorgesehen ist, welches verschiebbar gelagert ist und in mindestens eine stabile Verriegelungsposition, in der die Verschiebung der äußeren Hülse bezüglich der inneren Baugruppe blockiert ist, und mindestens eine stabile Freigabeposition, in der die Verschiebung der äußeren Hülse bezüglich der inneren Baugruppe freigegeben ist, bringbar ist.
-
An zusätzliche Verriegelungselemente ausgebildet als Sekundärverriegelung für die Primärverriegelung sind je nach Einsatzzweck, Kontaktierungsaufgabe, elektrischer Leistung oder Steckverbindergeometrie unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen. Insbesondere müssen Steck- und Verriegelungssituationen der Sekundärverriegelung in eindeutiger Positionierung in der Offenstellung oder der Geschlossenstellung sowie ggf. ohne Zwischenstellungen zwischen beiden Lagen unterstützt sein.
-
Die
DE 10 2017 204 166 A1 zeigt eine Steckverbindung mit einer einteiligen bzw. integrierten Sekundärverriegelung. Diese Steckverbindung umfasst ein männliches Gehäuse mit einer männlichen Nase, mehrere männliche Anschlüsse, ein weibliches Gehäuse mit einem weiblichen Verriegelungsbereich, der sich über die männliche Nase schiebt, um mit der männlichen Nase in einem verbundenen Zustand mit dem männlichen Gehäuse verriegelt zu sein, mehrere weibliche Anschlüsse, die in der Ausrichtungsrichtung in dem weiblichen Gehäuse ausgerichtet und mit den entsprechenden männlichen Anschlüssen in dem verbundenen Zustand gekoppelt sind, ein CPA-Element (CPA = Connector Position Assurance = Steckverbinder-Positionssicherung) mit einem CPA-Verriegelungsbereich, der in der Lage ist, sich mit dem weiblichen Verriegelungsbereich an einer Verbindungssicherungsposition zu verriegeln, und Kurzschlussstücke, die in dem weiblichen Gehäuse vorgesehen sind und die benachbarten weiblichen Anschlüsse in dem weiblichen Gehäuse im nicht verbundenen Zustand kurzschließen. Kontaktpositionen zwischen den weiblichen Anschlüssen und den Kurzschlussstücken und Verriegelungspositionen, an denen die weiblichen Anschlüsse in dem weiblichen Gehäuse verriegelt sind, sind entlang einer Verbindungsrichtung bei Betrachtung entlang dieser Verbindungsrichtung unterschiedlich zueinander.
-
Eine andere, als separates Bauteil mit formschlüssiger Verrastung ausgebildete Sekundärverriegelungsvorrichtung wird in der
DE 10 2017 119 269 B3 vorgestellt. Vorgesehen ist eine Sekundärverriegelung in Form einer Gehäusepositionssicherung, dessen Verriegelungskinematik primär rotatorisch ist. Offenbart ist ein Kontaktgehäuse mit einer Vielzahl elektrischer Kontakteinrichtungen mit einer primären Gehäusepositionssicherung zum Sichern einer Steckposition des Kontaktgehäuses an/in einer Kontaktgehäuseaufnahme und einer sekundären Gehäusepositionssicherung zum Sichern einer Sicherungsposition der primären Gehäusepositionssicherung, wobei die sekundäre Gehäusepositionssicherung mit einem Bereich des Kontaktgehäuses einstückig verbunden oder integral ausgebildet ist, wobei die sekundäre Gehäusepositionssicherung aus deren Entsicherungslage am/im Kontaktgehäuse, in deren Sicherungslage am/im Kontaktgehäuse bewegt werden kann, in welcher sie die Sicherungsposition der primären Gehäusepositionssicherung sichert, wobei die sekundäre Gehäusepositionssicherung durch eine rotatorische Bewegung aus deren Entsicherungslage in deren Sicherungslage geschwenkt werden kann.
-
Eine als separates Bauteil ausgeführte Sekundärverriegelung, ausgeführt als CPA-Element, wird in der
DE 20 2017 105 774 U1 vorgestellt. Das CPA-Element verfügt über Federbügel und ist bevorzugt einstückig, insbesondere monolithisch ausgebildet oder die Federbügel an dem CPA-Element sind beispielsweise geklebt. Dieses Sekundärverriegelungselement basiert auf dem Rasthakenprinzip mit vorzugsweise ausgeführtem Hintergriff. Das CPA-Element ist in einer Vorraststellung sowie einer Endraststellung am Steckerelement positionierbar. Unter Vorraststellung wird vorliegend eine Stellung des CPA-Elements am Steckerelement vor einem Einstecken des Steckerelementes in das Gegensteckerelement verstanden.
-
Unter Endraststellung wird vorliegend eine Stellung des CPA-Elements am Steckerelement nach einem Einstecken des Steckerelementes in das Gegensteckerelement verstanden. Hierbei ist das CPA-Element lediglich bei eingerastetem Gegensteckerelement von der Vorraststellung in die Endraststellung überführbar, wodurch sichergestellt ist, dass das Steckerelement und das Gegensteckerelement vollständig zusammengesteckt und somit verrastet sind.
-
Das Hauptrastelement ist zur Verrastung mit dem Steckerelement in einer ersten Verrastrichtung bewegbar. Unter Verrastrichtung wird allgemein eine Bewegungsrichtung eines Rastelements, beispielsweise eines Rasthakens, verstanden, um eine Rastverbindung, insbesondere einen Hintergriff auszubilden. Unter erster Verrastrichtung wird vorliegend eine Richtung verstanden, welche bevorzugt orthogonal zur Steckrichtung orientiert ist. In der Vorraststellung ist das CPA-Element mittels des zumindest einen Vorrastelements gegen ein Verschieben in Steckrichtung gesichert, solange das Gegensteckerelement nicht aufgesteckt ist.
-
In der
DE 196 52 838 A1 ist ein Stecker einer elektrischen Steckverbindung vorgestellt, welcher eine Führungshülse und mindestens ein Rastelement aufweist, das zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Freigabestellung für eine zugeordnete Kupplung bewegbar ist, sowie eine Griffhülse, die in einer ersten Position das mindestens eine Rastelement in seiner Verriegelungsstellung blockiert und in einer zweiten Position zulässt, dass das mindestens eine Rastelement in seine Freigabestellung bewegt wird. Die Griffhülse des Steckers kann eine dritte Position einnehmen, in der das mindestens eine Rastelement mit einer vorbestimmten Kraft in seine Verriegelungsstellung gedrängt wird. Der Stecker wird beim Aufstecken auf die Kupplung an der Griffhülse gehalten. Die Griffhülse kann eine Position einnehmen, in der das mindestens eine Rastelement nur mit einer vorbestimmten, relativ kleinen Kraft in eine Verriegelungsstellung gedrängt wird. Dann kann der Stecker leicht auf eine Kupplung aufgeschoben werden. Ferner kann die Griffhülse eine Position einnehmen, in der das mindestens eine Rastelement in seiner Verriegelungsstellung blockiert ist und somit der Stecker zuverlässig auf der Kupplung gehalten wird.
-
Die
CN 201142432 Y zeigt einen Verriegelungs- und Trennmechanismus für einen Hochfrequenzverbinder bestehend aus einer Buchse und einem Stecker. Die Buchse besteht aus einem Verriegelungsmechanismus und einem schützenden Spannschloss. Eine konvexe Hülle und eine Nut, die mit dem Verriegelungsmechanismus zusammenpassen, sind am Außenleiter des Steckers angeordnet. Der Verriegelungsmechanismus besteht weiterhin aus einem elastischen Stahldrahtring und einem äußeren Leiter mit einer Fangbacke zum Positionieren, auf der Kerbbacke ist eine Positionierschräge angeordnet, auf der Innenseite des Spannschlosses ist eine trapezförmige Schnappklinke zum Verhindern des radialen Aufweitens des Stahldrahtrings angeordnet, und das Spannschloss bewegt sich axial mit begrenztem Weg auf einem Außenleite.
-
Die
CN 111048947 A offenbart einen selbstverriegelnden Verbinder vom Push-Pull-Typ. Der Verbinder besteht aus einem männlichen Kopf und einem weiblichen Kopf, wobei entweder der männliche Kopf oder der weibliche Kopf als ein erstes Ende des Verbinders verwendet wird; und das andere wird als zweites Ende des Verbinders verwendet. Am ersten Ende ist eine Außenhülse angeordnet. Eine Verriegelungshülse umhüllt verschiebbar eine Außenseite der äußeren Hülse. Eine erste Sperrrückzugsnut, ein Sperrpunkt und eine zweite Sperrrückzugsnut sind nacheinander in einer Innenwand der Sperrhülse entlang einer axialen Richtung angeordnet, ein Seitenloch ist in einer Außenwand der Außenhülse angeordnet, in der eine Sperrkugel angeordnet ist dem Seitenloch ist eine in axialer Richtung wirkende Feder zwischen der Außenhülse und der Verriegelungshülse angeordnet, und wenn sich eine Feder in einem zusammengebauten Zustand in einer Ausgleichsposition befindet, ist der Verriegelungspunkt rechts dem Seitenloch zugewandt. Eine äußere zylindrische Fläche ist am zweiten Ende angeordnet, und eine ringförmige Nut ist in einer äußeren zylindrischen Fläche in einer Umfangsrichtung angeordnet und entspricht der Verriegelungskugel.
-
Die Lehre der
DE 101 10 092 C1 basiert auf dem Ansatz, bei einem Steckverbinder mit Gehäuseverriegelung die Sperrung der Verriegelungselemente durch den Sicherungsschieber dadurch aufzuheben, dass dem Sicherungsschieber nach Zurückziehen aus seiner Endposition um eine kurze Strecke, die nur einen Bruchteil des Gesamtfederwegs der Federelemente ausmacht, die Möglichkeit gegeben wird senkrecht zur Steckrichtung auszuweichen, um somit die verriegelten Verrastelemente freizugeben. Der vorgestellte Steckverbinder mit einer Gehäuseverriegelung verfügt über ein erstes Verrastelement an einem ersten Gehäuseteil, ein zweites Verrastelement an einem zweiten Gehäuseteil und ein Sicherungsschieber, der sich mit seiner Stirnseite durch Federkraft dem Einführen des ersten Verrastelements in das zweite Verrastelement widersetzt und der nach Erreichen der Verriegelungsstellung die ersten und zweiten Verrastelemente sperrt. Das erste Verrastelement gibt nach Erreichen der Verriegelungsstellung den durch Federkraft vorgespannten Sicherungsschieber frei, um wieder in seine Ausgangsstellung zurückzufedern. Der Sicherungsschieber presst in dieser Stellung das erste Verriegelungselement mit seiner Stirnseite in das zweite Verriegelungselement und stützt sich dabei gegen eine Innenwand des ersten Gehäuseteils ab, und ein Ziehen am Sicherungsschieber in Gegensteckrichtung gegen die Federkraft stellt dessen Stirnseite einer Aussparung in der Gehäuseinnenwand gegenüber, in die er ausweicht und die Verriegelung mit dem zweiten Verrastelement freigibt.
-
Steckverbinder, insbesondere zur Realisierung verschiedener Schutzarten bzw. IP-Codes, IP-Klassen sind in vielen Fällen von Gehäusen umschlossen, eingehaust, teil- oder vollständig abgedichtet oder auch abgeschirmt. Andere Anforderung wie beispielsweise Abdichtung der Kontaktierungselemente, Zugentlastung der angeschlagenen elektrisch leitenden Kabel und Leitungen, Kontaktierungsvielzahl auf engem Raum usw. können weitere besondere Anforderungen an Steckverbindergehäuse nach sich ziehen.
-
Eine weitere praktisch immer vorhandene Anforderung an Steckverbinder und deren Steckverbindergehäuse, Tüllengehäuse ist die leichte, zuverlässige, wirtschaftlich realisierbare Montage der Komponenten. Besonders hohe Anforderungen hinsichtlich des zuverlässigen Sitzes in der Montagestellung, Kontaktierungsstellung sind insbesondere bei Hochvoltanwendungen zu stellen. Diese Montagestellung, die der gesteckten Steckverbindungsposition in dessen Stromübertragungsfunktion entspricht, ist besonders wichtig bei Hochvoltstromübertragungen, weil hier nicht nur die eigentliche Funktion beeinträchtigt sein kann, sondern auch Gefährungspotentiale für Bedienungs- und Benutzungspersonal ausgeprägt ist.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Steckverbindung derart weiterzuentwickeln, dass sowohl deren Dichtheit gegenüber Medien, die zuverlässige Kontaktierung der elektrisch leitenden Kontaktierungselemente, d. h. die Kontaktierungspartner in der Steckverbindung als auch die wirtschaftliche Herstellung und Montage sowie die zuverlässige Positionierung in der Steckverbindungsposition verbessert und die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise reduziert werden.
-
Die Erfindung erkennt, dass Steckverbindungen durch ein einteilig konstruiertes Steckverbindergehäuse mit integrierter Primärverriegelung und ein Dichtungshalter mit einer integrierten Sekundärverriegelung kombiniert mit einer federkraftabhängigen Positionierungskontrolle der Steckverbindung für dessen Steckverbindungsposition zur Lösung der Anforderungen in besonderer Weise geeignet sind.
-
Federkraftbasiert oder federkraftunterstützt im Zusammenhang mit der Erfindung bedeutet, dass die für eine Bewegung erforderliche Kraft wenigstens anteilig durch eine Federkraft bewerkstelligt wird. Dies kann durch eine oder mehrere Federn erfolgen, welche zuvor gespannt wurden, beispielsweise bei Druckfedern durch Zusammendrücken. Federkraftüberwindend im Zusammenhang mit der Erfindung bedeutet, dass eine Bewegung ganz oder teilweise eine oder mehrere Federn vorspannt.
-
Um die Zuverlässigkeit der Steckkontaktierung, d. h. die sichere Positionierung der Kontaktierungselemente in der gesteckten und damit elektrisch leitenden Position zueinander (die Steckverbindungsposition) bei der Montage zu verbessern sind Primärverriegelungshaken in Kombination mit einer federkraftbasierten Montagepositionskontrolle in Form eines Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung erfindungsgemäß vorgesehen. Aus mechanischfunktionaler Sicht handelt es sich um eine Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung, welche federkraftbasiert die Steckverbindungspartner - hier repräsentiert durch einen Steckverbinderstecker und einen Steckverbindergegenstecker in Form einer sogenannten Schnittstelle - auseinanderdrückt, wenn die durch eine Verrastung gekennzeichnete Steckverbindungsposition nicht oder nicht vollständig eingenommen ist. Bei dem Lösen der Steckverbindung, das heißt dem Hinausbewegen der Steckverbindungspartner aus der Steckverbindungsposition durch Überwindung der Verrastung unterstützt die Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung die Demontagebewegung ebenfalls federkraftbasiert.
-
Das erfindungsgemäß einteilig konstruierte Steckverbindergehäuse zeichnet sich durch ein robustes Design aus und unterstützt die einfache Montage und Demontage der Einzelteile. Das Gehäusedesign kann größenmäßig skaliert oder angepasst werden, sodass es für unterschiedliche Größen oder Dimensionen der Kontaktierungselemente und insbesondere Lamellenbuchsen, Steckkontaktbuchsen verwendet werden können. Weiterhin unterstützt die Konstruktion durch seine Einteiligkeit und das massive Design den sehr geringen Bauraumbedarf, da das Steckverbindergehäuse sehr klein baut. Ebenfalls ist die Schüttelfestigkeit durch die Einteiligkeit infolge der sich ergebenden Bauteilsteifigkeit verbessert sodass erhöhte Vibrationsfestigkeiten erreichbar sind.
-
Die Integration der Primärverriegelung in das einteilige Gehäuse reduziert den erforderlichen Bauraumbedarf und steigert die Montagefreundlichkeit. Auch ist die mechanische Robustheit verbessert und die Zuverlässigkeit der Verriegelungsfunktion bei gleichzeitiger Zuverlässigkeit der Montage in der Steckverbindungsposition erhöht. Zur Realisierung der Primärverriegelung sieht die Erfindung Primärverriegelungshaken in Verbindung mit der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung vor.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine Vorderansicht der Steckverbindung ausgebildet mit einem 90-Grad Kabelabgang in gesteckter Situation, das heißt der Steckverbindungsposition;
- 2 eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung mit 90-Grad Kabelabgang mit Steckverbindungspartner in Form eines Kontaktbolzens in Steckverbindungsposition;
- 3 eine Schnitt-Draufsicht der Steckverbindung mit Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung;
- 4 eine perspektivische Schnittansicht der Steckverbindung mit 90-Grad Kabelabgang in Steckverbindungsposition;
- 5 eine Schnitt-Seitenansicht der Steckverbindung von der Betrachtungsrichtung der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung aus gesehen;
- 6 eine Schnitt-Draufsicht der Steckverbindung mit Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung;
- 7 eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung in Steckverbindungsposition;
- 8 eine Schnitt-Seitenansicht der Steckverbindung von der Betrachtungsrichtung der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung aus gesehen;
- 9 eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung mit 90-Grad Kabelabgang in der Montagesituation vor Erreichen der Steckverbindungsposition;
- 10 eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung mit 90-Grad Kabelabgang in Steckverbindungsposition;
- 11 eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung mit einer Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung in Entriegelungsposition;
- 12 eine Vorderansicht des Steckverbindergegensteckers der Steckverbindung ausgebildet als Schnittstelle;
- 13 eine Draufsicht und eine Vorderansicht auf den Steckverbindergegenstecker ausgebildet als Schnittstelle.
-
1 zeigt eine Vorderansicht der Steckverbindung 1, ausgebildet mit einem - hier exemplarischen - 90-Grad Kabelabgang 2 in gesteckter Situation, d. h. der Steckverbindungsposition. Seitlich angeflanscht und bewegbar gekoppelt ist eine Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20.
-
2 umfasst eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung 1 mit 90-Grad Kabelabgang 2 mit einem Steckverbindungspartner in Form eines Kontaktbolzens 31 in Steckverbindungsposition. Der Kontaktbolzen 31 ist Bestandteil des Steckverbindergegensteckers 30 - hier ausgebildet als Schnittstelle - und ist eingeschoben in die Kontaktbuchse 3, welche gehaltert ist in dem Steckverbindergehäuse 9.
-
Die Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 weist ein Griffstück 21 mit zwei Federtellern 23 und zwei Federn 22 auf. Das Steckverbindergehäuse 9 des Steckverbindersteckers 10 weist wenigstens einen Nockenarm 14 auf, der mit dem wenigstens einen Rastnocken 34 des Steckverbindergegensteckers 30 zusammenwirkt.
-
3 illustriert eine Schnitt-Draufsicht der Steckverbindung 1 mit Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20. Das Griffstück 21 der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 umschließt wenigstens eine Feder 22, hier im gezeigten Beispiel sind zwei Federn 22 innerhalb der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 angeordnet.
-
Die Primärverriegelung wird bewerkstelligt durch wenigstens einen Primärverriegelungshaken 7, im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Primärverriegelungshaken 7 angeordnet.
-
Der Kabelabgang 2 des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels ist als 90-Grad-Abgang konstruiert, d. h. der Kabelabgang 2 und die Steckrichtung der Steckverbindung 1 bzw. die Ausrichtung der Steckverbindungspartner, gebildet aus Kontaktbuchse 3 und Kontaktbolzen 31, sind in einem Winkel von 90 Grad angeordnet. Das Kabel 11 kann beispielsweise eine ungeschirmte Leitung mit einem Querschnitt von 50 mm2 sein, welche in einem Verbindungsbereich 18 mit der Stromschiene 17 verschweißt ist. Die Stromschiene 17 kontaktiert die Kontaktbuchse 3 elektrisch leitend. Zur Abdichtung des Kabels 11 gegenüber dem Steckverbindergehäuse 9 kann eine Kabeldichtung 13 vorgesehen werden, welche durch eine Kabelblende 12 in ihrer Position im Steckverbindergehäuse 9 fixiert ist.
-
Das Steckverbindergehäuse 9 des Steckverbindersteckers 10 ist einteilig konstruiert und ausgebildet, sodass ein robustes und massives Design erzielt wird, welches kompakt baut, mechanisch hochfest ist und der Steckverbinderstecker 10 durch verringerte Anzahl der Einzelteile sowohl einfach als auch sicher montierbar ist.
-
4 skizziert eine perspektivische Schnittansicht der Steckverbindung 1 mit Kabelabgang 2 als 90-Grad-Ausführung in Steckverbindungsposition. Steckverbindungsposition bedeutet, dass die Steckverbindungspartner bestehend aus Steckverbinderstecker 10 und Steckverbindergegenstecker 30 und die Kontaktierungspartner bestehend aus Kontaktbolzen 31 und Kontaktbuchse 3 vollständig und korrekt gesteckt sind sowie die elektrisch leitende Verbindung hergestellt ist.
-
An dem Steckverbindergegenstecker 30 ist der Kragen 32 durch einen Ringschnapp 33 an dem Kontaktbolzen 31 festgelegt. Der Ringschnapp 33 ist ringförmig ausgebildet und weist ein wenigstens bereichsweise umlaufendes Schnappelement auf, das mit einer Nut in dem Kontaktbolzen 31 derart korrespondiert, dass es in der montagerichtigen Stellung einschnappt.
-
Steckverbindergegenstecker 30 und Steckverbinderstecker 10 können zueinander abgedichtet sein. Dazu sind optional eine Axialdichtung 35 und/oder eine Radialdichtung 36 vorgesehen, welche beispielsweise als Zweikomponenten-Kunststoffspritzgussteil direkt zusammen mit dem Kragen 32 hergestellt sein können.
-
5 zeigt eine Schnitt-Seitenansicht der Steckverbindung 1 von der Betrachtungsrichtung der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 aus gesehen.
-
Die funktional als federkraftbasierte Montagepositionskontrolle ausgebildete Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 weist ein Griffstück 21 mit zwei Federtellern 23 und zwei Federn 22 auf. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Anordnung der Federtellern 23 zueinander, welche invers ist und somit parallel und mit ihren jeweiligen Federtellerdornen gegenläufig zueinander montiert sind. Die Federtellerdorne dienen hier - da die Federn 22 als Druckfedern ausgeführt sind - als Führungen, um das Knicken der druckvorgespannten Federn 22 zu verhindern.
-
Die durch die Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 realisierte Montagepositionskontrolle wird eine nicht korrekte Montageposition außerhalb, abweichend von der Steckverbindungsposition verhindert, dadurch, dass in der dann vorliegenden Position außerhalb der Eingriffsposition von Rastnocken 34 und Sperrrippe 24 sowie Nockenarm 14 die Steckverbindungspartner 10, 30 federkraftbasiert auseinandergedrückt werden. Bei dem Lösen der Steckverbindung 1, d. h. dem Hinausbewegen der Steckverbindungspartner 10, 30 aus der Steckverbindungsposition durch Überwindung der Verrastung von Rastnocken 34 und Nockenarm 14 unterstützt die Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 die Demontagebewegung ebenfalls federkraftbasiert.
-
6 umfasst eine Schnitt-Draufsicht der Steckverbindung 1 mit Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20. An dem Steckverbindergehäuse 9 des Steckverbindersteckers 10 ist eine Führung 15 vorgesehen, die zusammen mit einer Führung 25 des Griffstückes 21 eine Linearführung der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 (in Richtung der Zeichnungsebene) bewerkstelligt und parallel zu der Steckrichtung der Steckverbindung 1 ist.
-
7 zeigt eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung 1 in Steckverbindungsposition. In dieser Position sind die Steckverbindungspartner bestehend aus Steckverbinderstecker 10 und Steckverbindergegenstecker 30 und die Kontaktierungspartner bestehend aus Kontaktbolzen 31 und Kontaktbuchse 3 vollständig und korrekt gesteckt. Auch ist die elektrisch leitende Verbindung hergestellt und die Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 befindet sich in der Verriegelungsstellung.
-
Die Verriegelungsstellung der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 ist gekennzeichnet durch die Situation vorgespannter Federn 22, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Druckfedern ausgebildet sind. Der Rastnocken 34 des Kragens 32 befindet sich im Eingriff mit dem Nockenarm 14 des Steckverbindergehäuses 9, sodass der Steckverbinderstecker 10 und der Steckverbindergegenstecker 30 zueinander in der Steckverbindungsposition arretiert und gehaltert sind. Gesichert und damit vor unerwünschter Entriegelung geschützt wird der Eingriff von Nockenarm 14 und Rastnocken 34 durch eine Sperrrippe 24 der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20.
-
8 bildet eine Schnitt-Seitenansicht der Steckverbindung 1 von der Betrachtungsrichtung der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 aus gesehen ab. Gezeigt ist die Steckverbindungsposition mit im Eingriff stehendem Rastnocken 34 des Kragens 32 und Nockenarm 14 des Steckverbindergehäuses 9, sodass der Steckverbinderstecker 10 und der Steckverbindergegenstecker 30 zueinander in der Steckverbindungsposition arretiert und gehaltert sind.
-
9 zeigt eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung 1 mit 90-Grad Kabelabgang in der Montagesituation vor Erreichen der Steckverbindungsposition, d. h. die Steckverbindungspartner gebildet aus Steckverbinderstecker 10 und Steckverbindergegenstecker 30 sind zusammengesteckt, aber die Steckverbindungposition (vollständig und korrekt gesteckt, vorzugsweise Endlage der Montagesteckbewegungsrichtung) ist (noch) nicht erreicht. Der Nockenarm 14 wird seitlich ausgelenkt durch den Rastnocken 34 und verfügt durch die Stellung des Griffstückes 21 der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 über den dafür erforderlichen seitlichen Bewegungsraum dadurch, dass die Sperrrippe 24 verschoben ist.
-
Die Kinematik der Steckverbindungsmontage folgt den Schritten
- - Steckverbinderstecker 10 wird mit seinem Steckverbindergehäuse 9 und seiner Kontaktbuchse 3 lotrecht fluchtend zum Kontaktbolzen 31 des Steckverbindergegensteckers 30 auf den Kontaktbolzen 31 aufgesetzt,
- - das Griffstück 21 wird entgegen der Federkraft der wenigstens einen Feder 22 und geführt durch die Linearführung 15, 25 in Richtung des vorpositionierten Steckverbindergegensteckers 30 (beispielsweise durch Montagepersonal oder eine Montagevorrichtung) und damit in Richtung der Steckverbindungsposition verschoben, sodass ein seitlicher Bewegungsraum für den Nockenarm 14 freigegeben ist, dadurch, dass die Sperrrippe 24 verschoben ist,
- - federkraftunterstütztes Verschieben der Steckverbindungspartner 10, 30 in ihre Steckverbindungsposition und dadurch Bewerkstelligen der Eingriffsstellung von Rastnocken 34 des Kragens 32 und Nockenarm 14 des Steckverbindergehäuses 9,
- - federkraftbasiertes Zurückschieben des Griffstückes 21 aus seiner verschobenen Stellung, sodass der Bewegungsraum für den Nockenarm 14 durch die Sperrrippe 24 blockiert ist
und dadurch die Steckverbindungspartner 10, 30 in der Steckverbindungsposition arretiert, d. h. aus dieser nicht hinausbewegt werden können. Ist die Arretierungsposition (Steckverbindungsposition) während des Montagevorgangs nicht erreicht, dann werden die Steckverbindungspartner 10, 30 federkraftbasiert entgegen der Steckrichtung auseinandergedrückt. Auf diese Weise wird eine nicht vollständig erreichte Steckverbindungsposition verhindert, da nur in der Steckverbindungsposition arretiert wird. Dadurch eine hohe Montagezuverlässigkeit der Steckverbindung 1 in der Steckverbindungsposition erreicht, ein versehentliches Zusammenstecken ohne die steckrichtige Steckverbindungsposition zu erreichen ist ausgeschlossen.
-
Federkraftbasiert oder federkraftunterstützt im Zusammenhang mit der Erfindung bedeutet, dass die für eine Bewegung erforderliche Kraft wenigstens anteilig durch eine Federkraft bewerkstelligt wird. Dies kann, so wie indem Ausführungsbeispiel gezeigt, durch eine oder mehrere Federn erfolgen, welche zuvor gespannt wurden, beispielsweise bei Druckfedern durch Zusammendrücken. Federkraftüberwindend im Zusammenhang mit der Erfindung bedeutet, dass eine Bewegung ganz oder teilweise eine oder mehrere Federn vorspannt.
-
10 zeigt eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung 1 in der Steckverbindungsposition, in der die Sperrrippe 24 den Bewegungsraum für den Nockenarm 14 blockiert der notwendig ist, die Eingriffsstellung des Nockenarms 14 mit dem Rastnocken 34 zu verlassen und die Arretierung, d. h. das Festhalten der Steckverbindungspartner 10, 30 in der Steckverbindungsposition zu beenden.
-
11 illustriert eine Schnitt-Vorderansicht der Steckverbindung 1 in Steckverbindungsposition mit einer Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 in Entriegelungsposition. Der Nockenarm 14 wird seitlich ausgelenkt durch den Rastnocken 34 und verfügt durch die Stellung des Griffstückes 21 der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 20 über den dafür erforderlichen seitlichen Bewegungsraum, dadurch, dass die Sperrrippe 24 verschoben ist.
-
Die Kinematik der Steckverbindungsdemontage folgt den Schritten
- - Das Griffstück 21 wird entgegen der Federkraft der wenigstens einen Feder 22 und geführt durch die Linearführung 15, 25 in Demontagerichtung (Bewegungsrichtung zum Trennen der Steckverbindung, beispielsweise durch Montagepersonal oder eine Montagevorrichtung) und damit entgegen der Steckrichtung verschoben, sodass ein seitlicher Bewegungsraum für den Nockenarm 14 freigegeben ist, dadurch, dass die Sperrrippe 24 verschoben ist,
- - federkraftunterstütztes Verschieben der Steckverbindungspartner 10, 30 hinaus aus ihrer Steckverbindungsposition und dadurch Lösen, Trennen der Steckverbindungspartner 10, 30.
-
12 umfasst eine Vorderansicht des Steckverbindergegensteckers 30 der Steckverbindung 1, ausgebildet als Schnittstelle. Über einen Ringschnapp 33 und eine korrespondierende Nut in dem Kontaktbolzen 31 ist der Kragen 32 an dem Steckverbindergegenstecker 30 festgelegt. Eine Axialdichtung 35 und/oder eine Radialdichtung 36 können zur Abdichtung der Steckverbindung 1 vorgesehen sein.
-
13 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht auf den Steckverbindergegenstecker 30, ausgebildet als Schnittstelle. Der Kragen 32 ist umlaufend und zylinderförmig sowie mit einer Abstufung ausgebildet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Steckverbindung
- 2
- Kabelabgang
- 3
- Kontaktbuchse, Lamellenbuchse
- 7
- Primärverriegelungshaken
- 9
- Steckverbindergehäuse
- 10
- Steckverbinderstecker
- 11
- Kabel
- 12
- Kabelblende
- 13
- Kabeldichtung
- 14
- Nockenarm
- 15
- Führung
- 17
- Stromschiene
- 18
- Verbindungsbereich (Kabel mit Stromschiene)
- 20
- Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung
- 21
- Griffstück
- 22
- Feder
- 23
- Federteller
- 24
- Sperrrippe
- 25
- Führung
- 30
- Steckverbindergegenstecker (hier ausgebildet als Schnittstelle)
- 31
- Kontaktbolzen, Kontaktpin
- 32
- Kragen (Steckverbindergegensteckerkragen, Kragen der Schnittstelle)
- 33
- Ringschnapp
- 34
- Rastnocken
- 35
- Axialdichtung
- 36
- Radialdichtung
- B
- Bewegungsraum
