DE112019002029T5

DE112019002029T5 - Elektrische Steckverbindung mit führungskurvengesteuerter Verriegelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019002029T5
Application number: DE112019002029.3T
Authority: DE
Inventors: Gary Hachadorian
Original assignee: Hachadorian Design and Calculation GmbH
Current assignee: Hachadorian Design and Calculation GmbH
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US20210265764A1; WO2019202168A1

Abstract

Elektrische Steckverbindungen mit einem federbelasteten Schutzdeckel, um die elektrischen Kontakte der Steckverbindung vor Umwelteinflüssen zu schützen. Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse und einem drehbaren Deckel, der um eine Drehachse von einer geschlossenen Position in eine offene Position bewegt werden kann, und einem führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus, der in der geschlossenen Position so auf den Deckel einwirkt, dass eine Kraft auf den Deckel ausgeübt wird, um eine unerwünschte Bewegung des Deckels aus der geschlossenen Position zu verhindern, wenn der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus in Eingriff ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektrische Steckverbindungen mit einem federbelasteten Schutzdeckel, um die elektrischen Kontakte der Steckverbindung vor Umwelteinflüssen zu schützen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Gehäuse und einen drehbaren Deckel, der um eine Drehachse aus einer geschlossenen Stellung in eine offene Stellung bewegt werden kann, und einen führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus, der in der geschlossenen Stellung so auf den Deckel einwirkt, dass eine Kraft auf den Deckel ausgeübt wird, um eine unerwünschte Bewegung des Deckels aus der geschlossenen Stellung zu verhindern, wenn der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus betätigt wird.
Stand der Technik
Um elektrische Steckdosen zu schützen, werden häufig federbelastete Schutzdeckel verwendet, die das Innenvolumen der Steckdose abdecken und dadurch die elektrischen Kontakte vor Korrosion, Beschädigung oder Verschmutzung schützen, wenn die Steckdose nicht benutzt wird und kein Stecker eingesteckt ist. Insbesondere bei Fahrzeugen wird für die elektrische Verbindung zwischen Zugfahrzeugen und Anhängern die vorgenannte Steckdosenkonstruktion verwendet, um die elektrischen Kontakte der Verbindung vor Straßenschmutz, Feuchtigkeit, Schnee- oder Eisablagerungen, Salzen, Ölen oder anderen Verunreinigungen zu schützen, da die elektrische Verbindung oft auf einem ungeschützten Bereich des Fahrzeugs oder bei Autos nahe der Fahrbahnoberfläche angebracht werden muss. Häufig wird eine elastische Dichtung am federbelasteten Deckel angebracht, um deren Dichtwirkung zu erhöhen und dadurch den Schutz der elektrischen Kontakte zu verbessern.
So beschreibt z. B. DE 38 09 289 A1 eine Steckdose für den Anschluss von Beleuchtungsfunktionen eines Anhängers an die Steuerungen und Stromversorgungen eines Zugfahrzeugs. Der Schutzdeckel ist mit einer Dichtung versehen, und eine schraubenförmige Schenkelfeder sorgt für ein nahezu lineares Drehmoment auf dem Deckel. Das heißt, wenn der Schutzdeckel aus der geschlossenen Stellung am Gehäuse weggedreht wird, wird die Schenkelschraubenfeder weiter aufgewickelt, sodass die Schließkraft auf den Schutzdeckel bei geöffnetem Deckel höher ist als mit geschlossenem Deckel. Bei geschlossenem Deckel ist die Schraubenfeder vorgespannt, sodass der Deckel in der geschlossenen Stellung bleibt, bis die aus dieser Vorspannung resultierende Schließkraft auf den Deckel durch eine Öffnungskraft überschritten wird.
In diesem Beispiel ist die Schnittstelle der Schenkelfeder am Schwerpunkt der Steckdosenöffnung positioniert, um eine gleichmäßige Verteilung der Schließkraft über die Oberfläche der Dichtung zu ermöglichen.
Es ist zu beachten, dass die Schließkraft des Deckels bei geöffnetem Deckel höher als bei geschlossenem Deckel ist, sodass die Vorspannung des Deckels nicht bei geschlossenem Deckel, sondern bei geöffnetem Deckel durch die Federkraft begrenzt wird. Dies ist auf die einfache Handhabung bei der Überwindung des immer größer werdenden Drehmoments auf den Deckel beim Öffnen sowie auf die Gefahr für den Benutzer durch einen plötzlich gelösten Deckel zurückzuführen.
Umgekehrt zeigt DE 20 2012 100 856 U1 eine nichtlineare Blattfeder, die dazu dient, einen drehbaren Schutzdeckel für eine Steckdose in Richtung der geschlossenen Position des Deckels vorzuspannen. Durch eine exzentrische Positionierung einer axialen Druck- oder Zugfeder kann der Hebelarm zwischen der Federkraft und der Drehachse der Schutzdeckel in Abhängigkeit vom Winkel zwischen Schutzdeckel und Steckdosengehäuse vergrößert oder verkleinert werden. Typischerweise ist die resultierende Schließkraft auf den Deckel in der geschlossenen Position der Deckel höher, da der Hebelarm zwischen der Federkraft und der Drehachse der Deckel an dieser Stelle am größten ist. Beim Öffnen des Deckels nimmt der Hebelarm zwischen der Federkraft und der Drehachse des Deckels in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel des Deckels ab.
In einer Ausführung kreuzt oder überschneidet sich der Vektor der Federkraft mit der Drehachse des Schutzdeckels, sodass der Deckel in einem statischen, wenn auch instabilen Zustand bleibt, wenn er in der geöffneten Stellung losgelassen wird. Da der Deckel beim Loslassen offenbleibt, muss der Benutzer den Deckel beim Einstecken des Steckers in die Steckdose nicht mit einer Hand offenhalten, was eine einhändige Bedienung der Steckdose ermöglicht. Wenn der Benutzer den Deckel nach der Benutzung nicht schließt, schließen Vibrationen oder Stöße, wie z. B. das Bewegen des Fahrzeugs oder das Schließen der Türen, den Schutzdeckel automatisch.
WO 2012/019625 A1 zeigt eine Verriegelungsvorrichtung für den Schutzdeckel einer elektrischen Steckverbindung, wobei ein federbelastetes Element gegen den drehbaren Deckel vorgespannt ist und der Deckel mit einer Aufnahme für das federbelastete Element ausgestattet ist, sodass das federbelastete Element bei geschlossenem Deckel in die Steckerbuchse gedrückt wird und dadurch eine erhöhte Schließkraft auf den Schutzdeckel der Buchse ausgeübt wird. Der Verriegelungsmechanismus ist während seiner gesamten Bewegung in Kontakt mit dem Schutzdeckel der Steckdose, was zu einer Reibungskraft führt, wobei dieser Reibungswiderstand der Bewegung entweder durch das Öffnen des Deckels durch den Benutzer oder durch die Drehfeder überwunden wird, die den Deckel in Richtung seiner geschlossenen Position vorspannt.
Da diese Reibungskraft immer auf die Bewegung des Deckels wirkt, sollte klar sein, dass diese Art von Verriegelungsmechanismus nicht mit der oben genannten Feder aus DE 20 2012 100 856 U1 kompatibel ist, da das Reibungsergebnis der Wechselwirkung zwischen dem federbelasteten Element und dem Deckel die Instabilität des Schutzdeckels bei geöffnetem Deckel beeinträchtigen würde.
In einer alternativen Ausführung von WO 2012/019625 A1 kann das Verriegelungssystem vom Deckel gelöst und im Falle eines eingesteckten Steckers als Haltekraft auf einen eingesteckten Stecker anstatt auf den Deckel einwirken, wenn Buchse und Stecker miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann eine Notentriegelungsfunktion beim Stecker angewendet werden, indem beim Aufbringen einer Zugkraft auf das Steckerkabel der Verriegelungshebel der Vorrichtung aufgedrückt und die Verbindung getrennt werden, bevor Stecker oder Buchse beschädigt werden können.
Somit ist ein Ziel dieser Erfindung, Verriegelungsvorrichtungen für Deckel von elektrischen Steckverbindungen bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden.
Beschreibung der Erfindung
In einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Steckverbindung, die ein stationäres Steckdosengehäuse, ein drehbares Verriegelungsteil und/oder einen drehbaren Deckel und einen führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus umfasst, wobei

- der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus eine Kontaktfläche, einen Mitnehmer und eine Verriegelungsfeder umfasst, und
- die Verriegelungsfeder auf den Mitnehmer einwirkt, der auf die Kontaktfläche einwirkt, die wiederum als Drehmoment auf den drehbaren Teil und/oder Deckel während eines Teils oder der gesamten Bewegung des drehbaren Verriegelungsteils und/oder Deckels zwischen einer geschlossenen und einer offenen Position wirkt.

Die vorliegende Erfindung erhöht typischerweise die Schließkraft auf den Schutzdeckel einer elektrischen Steckverbindung, wenn dieser geschlossen ist, und löst sich vom Schutzdeckel, wenn dieser geöffnet ist, falls der Schutzdeckel mit einer Zwei-Positions-Funktionalität ausgestattet ist. Das heißt, wenn der Schutzdeckel der elektrischen Steckverbindung offen bleibt, wenn er vom Benutzer losgelassen wird, oder auf andere Weise mit einer Funktionalität ausgestattet ist, die sich von einer automatischen Schließung des Deckels unterscheidet, dann löst sich der erfindungsgemäße Verriegelungsmechanismus vom Schutzdeckel, sodass das automatische Schließen oder eine andere Funktionalität des Deckels durch das erfindungsgemäße Verriegelungssystem nicht behindert oder beeinträchtigt werden. Die Verriegelungsvorrichtung kann auch dazu verwendet werden, bei geöffnetem Deckel eine Öffnungskraft zu erzeugen und dadurch gegen eine Federvorspannung des Deckels zu wirken, um den Deckel in seiner offenen Stellung zu halten.
Darüber hinaus erhöht die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung die Schließkraft auf den Schutzdeckel erheblich, wobei, da die erfindungsgemäße Schließkraft auf den Deckel nicht durch eine Funktion der linearen Deckelfeder hervorgerufen wird, weder die einfache Handhabung verschlechtert noch die Verletzungsgefahr für den Benutzer durch die höhere Schließkraft auf den Abdichtungsdeckel erhöht werden.
Gegenüber anderen Verriegelungsvorrichtungen hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass die oben erwähnte zweite Ausführungsform von DE 20 2012 100 856 U1 , bei der ein metastabiler Zustand eine automatische Öffnungs- und Schließfunktion ermöglicht, mit der Verriegelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kombiniert werden kann. Durch eine Entkopplung der Verriegelungseinrichtung vom drehbaren Schutzdeckel bei geöffnetem Deckel werden zusätzliche Deckelfunktionen wie z. B. ein automatisches Schließen des drehbaren Deckels durch die Verriegelungseinrichtung nicht behindert.
Darüber hinaus wird auch die Unvereinbarkeit der Art und Weise, wie die Reibungskraft auf die Bewegung des Deckels in WO 2012/019625 A1 mit der Feder aus DE 20 2012 100 856 U1 aufgebracht wird, durch die vorliegende Erfindung gelöst. Dies verdeutlicht einen weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass durch das Ausrücken der Kontaktfläche aus dem Mitnehmer bei geöffnetem Deckel zusätzliche Funktionen des Deckels nicht beeinträchtigt werden, wie dies bei den aus dem Stand der Technik bekannten federbelasteten Verriegelungen der Fall ist. Die Vorspannung des federbelasteten Elements aus WO 2012/019625 A1 , das im Vergleich zur aktuellen Erfindung dem Mitnehmer ähnlich ist, wobei der Mitnehmer der aktuellen Erfindung nicht durch eine Obergrenze einer Reibungskraft begrenzt ist, da die Verriegelungsfunktion des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus bei einem vorgegebenen Öffnungswinkel des Deckels entsprechend der Ausführung der Kontaktfläche gelöst werden kann.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse und einen drehbaren Deckel, der um eine Drehachse aus einer geschlossenen Stellung in eine offene Stellung bewegt werden kann, und einen führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus, der in der geschlossenen Stellung so auf den Deckel einwirkt, dass eine Kraft auf den Deckel ausgeübt wird, um eine unerwünschte Bewegung des Deckels aus der geschlossenen Stellung zu verhindern, wenn der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus betätigt wird. Der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus umfasst eine Kontaktfläche und einen Mitnehmer, der durch eine Verriegelungsfeder in Richtung der Kontaktfläche belastet wird, sodass die Kraft der Verriegelungsfeder entweder als Schließkraft, als Öffnungskraft oder als eine Kraft, die größer, gleich oder kleiner als die Kraft der Verriegelungsfeder ist, auf den Deckel übertragen wird. Der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus kann auch mittels eines drehbaren Verriegelungshebels vom Deckel oder durch ein Ausrücken des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus durch eine Trennung der Kontaktfläche vom Mitnehmer gelöst werden. Die Kraftumwandlung des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus und/oder die Trennung der Kontaktfläche vom Mitnehmer oder das Lösen des Verriegelungshebels vom Deckel kann entweder manuell gesteuert werden oder eine Funktion der Drehposition des Deckels in Bezug auf das Gehäuse sein.
Ein Aspekt, der durch die vorliegende Erfindung erfolgreich angegangen wird, ist die Schaffung eines Verriegelungssystems, das die ungehinderte Funktion zusätzlicher Deckelfunktionen ermöglicht und gleichzeitig eine sehr hohe Schließkraft in der geschlossenen Stellung des Deckels gewährleistet. Die Verriegelungsfunktion sollte entweder direkt bei einem Schutzdeckel angewendet werden oder in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel eines Schutzdeckels in Bezug auf ein festes Steckdosengehäuse, das an einem Fahrzeug oder Anhänger montiert wurde, gelöst werden, wobei die Anwendungen der Erfindung nicht auf Automobilanwendungen oder elektrische Steckverbindungen beschränkt sind. Alternativ kann die Verriegelungsfunktion durch die Bewegung eines Verriegelungshebels auf den Deckel oder Stecker angewendet oder von diesem gelöst werden.
Ein weiterer gelöster Aspekt ist, dass die Erfindung im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Produkten auch insofern wirtschaftlich sein sollte, als dass die erforderliche Geometrie der Vorrichtung in die Geometrie bereits vorhandener Teile, die für die Funktion der Vorrichtung erforderlich sind, integriert werden kann und im Vergleich zu anderen ähnlichen Deckelverriegelungssystemen weniger Federn und andere Verriegelungselemente eingesetzt werden müssen. Symmetrien spiegelbildlicher Teile sind in der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, und offene Mechanismen, die leicht gereinigt werden können, bieten einen verbesserten Widerstand gegen Staus und Fehlfunktionen, die durch Partikel verursacht werden.
Ein Problem, das von vielen automatischen Verriegelungssystemen verursacht wird, besteht darin, dass das Verriegelungssystem selbst verhindern kann, dass der Deckel vollständig schließt, da die Schließkraft der vorgespannten Feder, die die Schließkraft oder das Schließmoment auf den Schutzdeckel ausübt, auch für das Öffnen einer Verriegelungsvorrichtung wie einer federbelasteten Sperrklinke oder einer anderen Schnappvorrichtung verantwortlich ist, die in der geschlossenen Stellung des Deckels auf den Deckel wirkt. Wie zuvor beschrieben, haben Standardschrauben-Schenkelfedern in der geschlossenen Stellung des Deckels eine geringere Schließkraft als in der geöffneten Stellung des Deckels. In einem gealterten oder anderweitig verschlechterten Zustand, wie z. B. durch das Eindringen von Schmutz oder Eis, reicht die Federkraft des Schutzdeckels nicht aus, um die Verriegelungsvorrichtung des Deckels zu öffnen, und der sich daraus ergebende Zustand führt dazu, dass der Deckel durch das Verriegelungssystem, das den Schutzdeckel geschlossen halten soll, offen gehalten wird.
In einer Ausführung kreuzt die Wirkungslinie der Normalkraft zwischen der Kontaktfläche und dem Mitnehmer während der Bewegung des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus die Drehachse des drehbaren Teils und/oder Deckels, sodass der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus so wirkt, dass er das drehbare Teil und/oder den Deckel über einen Teil seiner Bewegung schließt und das drehbare Teil und/oder den Deckel über einen anderen Teil seiner Bewegung öffnet. Ein besonders ausgeprägter Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch die Wirkungslinie der Normalkraft zwischen der Kontaktfläche des Mitnehmer, die von einer Seite der Kontaktdrehachse zur anderen kreuzt, der Verriegelungsmechanismus so wirken kann, dass er den Deckel über einen Bereich des Deckelmoments schließt und den Deckel in einem anderen Bereich der Deckelbewegung öffnet. Anstatt das Schließen des Deckels zu behindern, indem die Schließkraft der Feder benötigt wird, um eine Verriegelungsvorrichtung bei vollständig geschlossenem Deckel zu öffnen, beginnt der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus, den Deckel in die geschlossene Position zu ziehen, sobald ein definierter Öffnungswinkel des Deckels erreicht ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Eingriffswinkel des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus von einer Seite der drehbaren Deckelachse auf die andere Seite gelenkt wird, sodass bei einer vorbestimmten Position des Deckels der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus in Verbindung mit und nicht gegen die Deckelfeder wirkt, um den Deckel in seine geschlossene Position zu bringen. Das heißt, wenn die von der Verriegelungsfeder bereitgestellte Kraft durch die Kontaktfläche in eine Richtung von einer Seite der Deckeldrehachse zur anderen Seite umgelenkt wird, wird ein Wendepunkt erreicht und das Moment auf den Deckel wirkt in die entgegengesetzte Richtung.
Beim Öffnen oder Schließen des Deckels spürt der Benutzer die Winkelstellung, in der die Wölbung des Öffnungs- oder Schließmoments auftritt. Diese Winkelstellung kann ziemlich weit von der Stellung des Deckels in geschlossener Stellung entfernt sein, und da der Druckwinkel der Kontaktfläche die Kraft der Verriegelungsfeder über die Drehachse des Deckels lenkt, spürt der Benutzer, dass der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus eingerastet ist, der sich wesentlich hochwertiger und robuster als ein Rastmechanismus anfühlt, der nahe oder in der Stellung des Deckels in geschlossener Stellung auftritt.
In einer besonders nützlichen Ausführungsform der Erfindung ist der Eingriffswinkel und/oder der Hebelarm um die Drehachse des Kontakts, der Normalkraft zwischen der Kontaktoberfläche und dem Mitnehmer in der geschlossenen Stellung höher als in anderen Stellungen der Bewegung des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus. Diese Verriegelungskraft kann weiter verbessert oder erhöht werden, indem das Verriegelungssystem so konstruiert wird, dass sich die Bewegungsachse des Mitnehmers nicht mit der Drehachse des Kontakts überschneidet. Diese Exzentrizität kann die Eigenschaften des Kontakts in einer Richtung verändern, d. h. das von der führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus aufgebrachte Drehmoment kann auf die Anforderungen des Systems kalibriert werden, um die Nutzung des verfügbaren Raumes zu maximieren und die Gesamtmenge der zum Bau eines Produkts erforderlichen Materialien zu reduzieren.
In anderen Ausführungsformen wirkt der separate drehbare Verriegelungsteil über einen Punkt oder eine Kante auf den Deckel ein, wobei die Geometrie in den Deckel oder den separaten drehbaren Verriegelungsteil integriert ist. Die Ausführungsform der Kontaktfläche kann so modifiziert werden, dass das Gefälle des Kontakts, d. h. der Teil der Kontaktfläche zwischen der hohen Rast und der niedrigen Rast bei geschlossenem Deckel, sehr steil oder nicht vorhanden als scharfe oder abgerundete Kante ausgeführt werden kann, um den Eingriffswinkel bei geschlossenem Deckel zu vergrößern. Das heißt, der Teil der Kontaktfläche, bei dem die Verriegelungsfeder am stärksten komprimiert ist, und der Teil der Kontaktfläche im Deckel oder in der drehbaren Verriegelungsvorrichtung liegen näher beieinander, wobei der Übergang zwischen ihnen kleiner oder nicht vorhanden ist.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wirkt die kurvengesteuerte Verriegelungsvorrichtung nicht direkt auf den Schutzdeckel, sondern auf ein drehbares Verriegelungsteil, das vom Deckel getrennt ist und unabhängig von der Stellung des Deckels gelöst oder eingerastet werden kann und darüber hinaus unabhängig davon, ob die Ausführung der Erfindung überhaupt einen Deckel umfasst oder nicht, ein- oder ausgerastet werden kann.
Die drehbaren Verriegelungsteile können in zwei Unterkategorien unterteilt werden:

- Ein Verriegelungshebel, wobei der Verriegelungshebel die Fähigkeit hat, eine Kraft entweder auf den drehbaren Deckel oder auf eine andere Steckverbindung bei geöffnetem Deckel und eingesteckter Steckverbindung auszuüben.
- Eine Verriegelungsschelle ist ein drehbares Verriegelungsteil, das nur mit der anderen Steckerseite verriegelt oder entriegelt werden kann und keinen Schutzdeckel darstellt. Diese Version wird verwendet, wenn die Verriegelungsschelle nicht auf der Steckerseite montiert ist, die den Deckel enthält, oder wenn das Anschlusssystem überhaupt keinen Schutzdeckel enthält.

Eine ähnliche Funktionalität wie die Notentriegelungsfunktion aus WO 2012/019625 A1 ist mit der vorliegenden Erfindung bei Verwendung eines drehbaren Verriegelungsteils erreichbar, jedoch erlaubt die vorliegende Erfindung im Gegensatz zum Verriegelungssystem aus WO 2012/019625 A1 eine offene Konstruktion, die leicht gereinigt werden kann und nicht anfällig ist für das Eindringen von Schmutz oder anderen Partikeln, die sich verklemmen oder anderweitig die Funktion der Verriegelungsvorrichtung stören könnten.
Bei dieser Ausführung wirkt die Schließkraft des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus über ein drehbares Verriegelungsteil, das von dem drehbaren Teil und/oder dem Deckel getrennt ist, um die Schließkraft des Kontakts von dem Deckel zu lösen und/oder um zu bewirken, dass die Schließkraft des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus auf eine vorübergehend betätigte Steckverbindung wirkt, die mit der Steckverbindung, die mit dem führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus ausgestattet ist, zusammenpasst.
Wirkt der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus nicht direkt auf den Deckel, sondern auf einen Verriegelungshebel, so kann auch hier die Kontaktfläche so definiert werden, dass die Winkelstellung des Verriegelungshebels, bei der die Kraft der Verriegelungsfeder von einer Seite der Drehhebelachse auf die andere Seite gerichtet ist und das vom führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus bereitgestellte Drehmoment vom Öffnen bis zum Schließen des Verriegelungshebels wirkt, vom Benutzer als robuster und ungewöhnlicher Mechanismus empfunden wird, der eine wesentlich höhere Qualität aufweist als ein einfacher Rastmechanismus oder eine Sperrklinke.
Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung eines Verriegelungshebels, der eine Kraft auf die Rückseite eines Steckers ausübt, um ihn an Ort und Stelle zu halten, die Verwendung der Erfindung als Notausrückvorrichtung. Wenn entweder auf das Kabel des Steckers oder auf das Steckergehäuse eine Zugkraft ausgeübt wird, wird der Verriegelungshebel aufgedrückt, was wiederum den Stecker aus dem angeschlossenen Zustand löst, bevor eine Beschädigung eines der Bauteile auftreten kann. Dies ist nützlich, um Schäden zu verhindern, falls z. B. ein Fahrzeug mechanisch von einem Anhänger abgekoppelt wird, aber elektrisch gekoppelt bleibt und das Fahrzeug vom Anhänger wegfährt.
In einer alternativen Ausführung werden der Deckel und/oder das drehbare Verschlussteil durch eine Deckelfeder belastet. Vom Stand der Technik her sind federbelastete Deckel bekannt, jedoch könnte ein drehbares Verriegelungsteil, wie z. B. ein Verriegelungshebel oder eine Verriegelungsschelle, so vorgespannt werden, dass sich dieses drehbare Teil von selbst entweder in den eingerasteten oder ausgerasteten Zustand bewegt, entweder in Verbindung mit oder entgegen der Verriegelungsrichtung des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus.
Das Vorspannelement in der vorgenannten Ausführung könnte als Zugfeder, Druckfeder, Schraubschenkelfeder, Knickfeder, Blattfeder oder Elastomerfeder ausgeführt sein.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Kontaktfläche in das drehbare Teil und/oder den Deckel integriert oder fixiert, was Montagekosten spart und den Materialbedarf reduziert.
Bei einer solchen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die viel Platz bietet, um die Eigenschaften des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus zu optimieren, sind die Kontaktfläche in den Deckel integriert oder fixiert und der Mitnehmer und die Schließfeder im Gehäuse eingebaut. Typischerweise wird das Profil der Kontaktfläche radial von der Deckeldrehachse aus definiert, und die Translation des Mitnehmers ist orthogonal zur Deckeldrehachse, jedoch sind auch andere Definitionen der Kontaktfläche möglich, wie z. B. eine Kontaktfläche, die parallel zur Deckeldrehachse definiert ist, mit einer Translation des Mitnehmers, die ebenfalls parallel zur Deckeldrehachse definiert ist.
Das angetriebene Element, entweder der Deckel oder der Verriegelungshebel, kann mit einer Exzentrizität zum Drehmittelpunkt der Kontaktfläche so positioniert werden, dass der Druckwinkel eine gewichtete Wirkung entweder auf die Öffnungs- oder Schließdrehrichtung hat, weil der Hebelarm der gerichteten Kraft der Verriegelungsfeder auf einer Seite und entsprechend in einer Drehrichtung größer ist.
Bei anderen Ausführungsformen ist die Kontaktfläche in das stationäre Steckdosengehäuse integriert oder fixiert. Dies ist besonders nützlich, wenn der Mitnehmer und die Verriegelungsfeder im Schutzdeckel montiert sind.
Bei einer solchen alternativen Ausführung ist die Kontaktfläche in das Gehäuse integriert oder daran befestigt, und der Mitnehmer und die Verriegelungsfeder sind im Deckel eingebaut. Bei einer sehr kompakten Ausführung der Erfindung verläuft der Anstieg der Kontaktfläche nicht in einer radialen Richtung senkrecht zur Drehachse des Deckels oder des Drehhebels, sondern mit einem konstanten Radius mit einer Erhebung, die parallel oder größtenteils parallel zur Drehachse des angetriebenen Elements, d. h. des Deckels oder des Verriegelungshebels, verläuft. Werden Mitnehmer und Verriegelungsfeder anstelle des Gehäuses in den Deckel eingebaut, ergibt sich ein sehr geringer Platzbedarf des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus, da die Vorrichtung in einem Volumen eingebaut wird, das bereits durch die Bewegung des Deckels belegt ist. D. h. im Falle eines Fahrzeuges dürfen in diesem Volumen keine weiteren Bauteile untergebracht werden, da sonst der Deckel beim Öffnen blockiert würde.
Der Mitnehmer muss natürlich aus der voll ausgefahrenen Stellung auf der niedrigen Rast der Kontaktfläche bei der Bewegung des Deckels in Richtung Deckelschließstellung durch die von der Deckelfeder bereitgestellte Federkraft zurückbewegt werden, jedoch tritt diese Kraft bei einem viel größeren Öffnungswinkel des Deckels auf, und daher ist die Schließkraft der Deckelfeder aufgrund ihrer größeren Verformung im Verhältnis zu ihrer Verformung in der Deckelschließstellung viel höher. Die hohe Rast kann so positioniert werden, dass die Verschlussfeder bei einer ebenfalls hohen Kompression der Deckelfeder mit entsprechend hoher Schließkraft vollständig zusammengedrückt wird und somit ein Nichtschließen des Deckels durch das Verschlusssystem selbst mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wirkt die Kraft des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus zum Öffnen des drehbaren Teils und/oder Deckels gegen eine Deckelfeder, die zum Schließen des drehbaren Teils und/oder Deckels vorgespannt wird, wodurch das drehbare Teil und/oder der Deckel in einer stabilen oder instabilen offenen Position gehalten wird. In diesem Fall könnte das Öffnungsmoment, das durch den führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus am Deckel bereitgestellt wird, dazu verwendet werden, das Drehmoment einer vorgespannten Deckelfeder auszugleichen, sodass der Benutzer den Deckel über den Wendepunkt des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus nach unten drücken müsste, sodass der Deckel offen bleibt, selbst wenn er mit einer Standardfeder wie z. B. einer schraubenförmigen Schenkelfeder oder einer anderen linearen Feder als Vorspannelement ausgestattet ist.
Da eine standardmäßig vorgespannte Feder eines Schutzdeckels in der geschlossenen Stellung typischerweise eine geringere Federkraft als in der geöffneten Stellung hat und die Federkraft durch einen maximal zulässigen Wert für eine Federkraft in der geöffneten Stellung begrenzt ist, sind Schutzdeckel von elektrischen Steckverbindungen nach dem Stand der Technik typischerweise anfällig dafür, durch eine Öffnungskraft, die durch externe Ströme verursacht wird, leicht geöffnet zu werden. D. h. während der Fahrt wirken die durch die Bewegung des Fahrzeugs durch die Luft verursachten Luftströme so auf den Deckel, dass die Schließkraft der vorgespannten Feder am Schutzdeckel überwunden wird und dadurch die gewünschte Abdichtung des Innenvolumens der elektrischen Steckverbindung gegenüber der Umgebung erreicht wird. Dieser Effekt wird durch das Fahren durch Wasser oder Schnee noch verstärkt, wobei das Gewicht des Stromes viel schwerer als Luft und damit die Größe der resultierenden Reaktionskraft entsprechend höher ist. Zusätzlich haben Wasser- oder Schneeströme den unerwünschten Effekt, dass sich das innere Volumen der Steckverbindung nach dem Öffnen des Deckels mit Wasser füllt. Sobald sich der Schutzdeckel wieder schließt, wird das Wasser im Inneren des Steckdoseninnenvolumens eingeschlossen, was zu einer verstärkten Korrosion der elektrischen Kontakte führt.
Der Unterschied in den Öffnungs- und Schließkräften einer Deckelfeder könnte nach dem Stand der Technik durch eine größere Feder mit geringerer Federrate, wie z. B. eine Schenkelfeder mit mehr Windungen, reduziert werden, aber typischerweise steht für diese Optimierung nicht genügend Platz zur Verfügung. Die erhöhten Kosten der größeren Feder schrecken auch davon ab, die Verformung des elastischen Elements, wie z. B. einer Feder, auf ein größeres Materialvolumen zu verteilen, wie z. B. die erhöhte Windungszahl bei einer Drehstabfeder oder ein vergrößerter Außendurchmesser einer Druckfeder.
In einer besonders nützlichen Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Schließkraft des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus in der Schließstellung des drehbaren Teils und/oder des Deckels und/oder in der Stellung des eingesteckten Stopfens höher als in anderen Stellungen des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus. Dann ist die Schließkraft am Deckel im geschlossenen Zustand am höchsten. Im Gegensatz zu vorgespannten Standarddeckeln, die im geschlossenen Zustand des Deckels eine niedrigere Schließkraft haben als im offenen Zustand des Deckels, steigt die Schließkraft am Deckel entsprechend der Konstruktion der führungskurvengesteuerten Verriegelungsvorrichtung mit abnehmendem Winkel zwischen Deckel und Gehäuse aufgrund des zunehmenden Druckwinkels und der daraus resultierenden Drehkraft auf den Deckel in Öffnungsrichtung, die erforderlich ist, um den Mitnehmer zurückzudrücken und die Verriegelungsfeder zusammenzudrücken. Das Ergebnis ist eine Schließkraft auf den Deckel, die zunimmt, wenn sich der Deckel der geschlossenen Position des Deckels nähert, und nicht abnimmt, wenn sich der Deckel der geschlossenen Position des Deckels nähert.
Die Kontaktfläche kann mit jeder beliebigen Funktion des Öffnungswinkels zwischen Gehäuse und Deckel synchronisiert werden, der Wendepunkt der Kontaktfläche von einer Deckelöffnungs- zu einer Deckelschließwirkung, der Winkel, bei dem die höchste Kraft zum Zusammendrücken der Schließfeder erforderlich ist, und der Winkel, bei dem sich der Mitnehmer von der Kontaktfläche löst und nicht mehr auf den Deckel wirkt, kann durch die Form der Kontaktfläche definiert werden. Die Kontaktfläche kann auch mit mehr als einer hohen Rast, d. h. mehr als einem Wendepunkt oder mehr als einer Verriegelungsstellung des Deckels oder Verriegelungshebels, versehen sein. Diese Funktion kann besonders nützlich sein, wenn der Deckel den Stecker oder ein anderes Teil in einer Winkelstellung zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Stellung halten soll.
In weiteren Ausführungsformen wird die Bewegung des Mitnehmers durch eine Verriegelungsfläche begrenzt, sodass der Mitnehmer über einen Bereich seiner Bewegung nicht auf die Kontaktfläche wirkt und die Federkraft nicht auf die Kontaktfläche übertragen wird. Die Trennung des Mitnehmerstößels von der Kontaktfläche wird durch die Verwendung einer Verriegelungsfläche erreicht, die die Bewegung des Mitnehmers begrenzt und verhindert, dass die Verriegelungsfeder den Mitnehmerstößel oder wiederum die Kontaktfläche belastet.
In einer Ausführung kann der Mitnehmer die Form einer zylindrischen oder konischen Rolle, einer Kugel, eines Keils, eines flachen Mitnehmers, einer Klinge oder eines gestanzten und geformten Profils haben. Je nach Form, Gestalt und Typ des Mitnehmers können eine oder mehrere Verriegelungsflächen verwendet werden.
In einer alternativen Ausführung kann der Mitnehmer mit der Feder als Einzelteil integriert werden.
Das Einzelteil kann aus einem flexiblen Material wie Metall, Kunststoff oder Elastomer bestehen, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, einem harten Elastomer oder Metall. Es kann auch ein gestanztes und geformtes Teil oder ein integriertes Teil eines beliebigen anderen Typs sein. Bei dieser Variante könnte die ursprüngliche, nicht verformte Form des Mitnehmer- und Verriegelungsfederteils die Bewegung des Mitnehmers begrenzen und verhindern, dass der Mitnehmer in der niedrigen Rast der Kontaktfläche, d. h. in der offenen Stellung des Deckels, auf die Kontaktfläche einwirkt. In diesem Fall ist die Verriegelungsfläche möglicherweise nicht erforderlich.
Figurenliste
Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, werden deren Besonderheiten in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und hier ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Absicht nicht darin besteht, die Erfindung auf die beschriebenen besonderen Ausführungsformen zu beschränken.

Die 1a, 1b und 1c zeigen eine Ausführung in verschiedenen Seitenansichten.
Die 2a und 2b zeigen die Ausführung der 1a, 1 b und 1c in verschiedenen Quersch nittsansichten.
3 zeigt den führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus in Querschnittsansichten.
Die 4a bis 4f zeigen Querschnittsansichten des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus in verschiedenen Zuständen der Deckelöffnung.
Die 5a bis 5c zeigen eine Schrägansicht der Erfindung in der Stellung mit geöffnetem Deckel.
Die 6a bis 6c zeigen eine Schrägansicht der Erfindung in der geschlossenen Stellung des Deckels.
Die 7a bis 7c zeigen eine alternative Ausführung.
8 zeigt den Aufbau aus den 7a bis 7c in einer Querschnittsansicht.
9 zeigt eine Draufsicht auf die Ausführung von 8 im Zustand mit geöffnetem Deckel.
10 zeigt eine weitere Ausführung.
11 zeigt eine Querschnittsansicht der Baugruppe aus 10.
Die 12a bis 12e zeigen die Funktionsschritte des Verriegelungshebels.
Die 13a und 13b zeigen eine Querschnittsansicht der Notabschaltfunktion.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Erfindung ist besonders nützlich in Kombination mit einer nichtlinearen Feder mit statischem, aber instabilem, geöffnetem Deckelzustand, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist und zuvor beschrieben wurde, wenn sie für die Anwendung einer elektrischen Steckdose mit einem Schutzdeckel für die darin enthaltenen elektrischen Kontakte verwendet wird. Die 1a, 1b und 1c zeigen eine solche Ausführungsform, wobei die Kontaktfläche (4) einstückig mit dem Deckel (2) integriert ist und der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) und die Deckelfeder (11) in besonders kompakter Ausführung der Erfindung nebeneinander hinter der Deckeldrehachse (10) angeordnet sind. 1a und 1b zeigen eine elektrische Steckdose für seitliche Sattelaufliegeranschlüsse bei geschlossenem Deckel, wobei 1c die Erfindung von oben zeigt, um die Lage des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) im Verhältnis zum Rest der Baugruppe zu veranschaulichen.
2a zeigt die Baugruppe aus 1 a-1 c im Querschnitt. Der Schnitt geht sowohl durch die Geometrie der Verriegelungsfläche (15) als auch durch die Lagergeometrie des Mitnehmers (5). Die Drehachse des Deckels (10) ist als Zylinderstift dargestellt, wobei es sich aber auch um jede andere Art von Geometrie handeln kann, wie z. B. eine in den Deckel (2) oder das Gehäuse (1) integrierte Lasche, eine Niete oder einen Spiralfederstift. Wie dargestellt, befindet sich der Deckel in der geschlossenen Position, und der Mitnehmer (5) ist durch die Verriegelungsfeder (6) gegen die Kontaktfläche (4) gedrückt worden, wobei die Bewegung des Mitnehmers (5) je nach gewünschter Ausführung entweder durch die Verriegelungsfläche (15) oder durch die Kontaktfläche (4) gestoppt worden ist. Die Bewegung des Mitnehmers (5) kann durch die Kontaktfläche (4) und wiederum durch die begrenzte Drehung des Deckels (2) in seiner geschlossenen Stellung begrenzt werden, wenn die Deckeldichtung (17) gegen das Gehäuse (1) verformt oder zusammengedrückt wird, jedoch würde dies in einigen Fällen eine Schließkraft auf den Deckel (2) erzeugen, die höher als gewünscht ist und die Handhabung und Haptik des Systems verschlechtern würde. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, kann der Mitnehmer (5), der Mitnehmerstift (18) oder jede andere Geometrie, die mit dem Mitnehmer (5) verbunden ist, die Bewegung des Mitnehmers (5) bei geschlossenem Deckel begrenzen.
2b zeigt einen Querschnitt der gleichen Baugruppe, wobei der Querschnitt durch die Kontaktfläche (4) verläuft, um die Funktion des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) bei geschlossenem Deckel zu zeigen. Die Verriegelungsfeder (6) ist in ihrer größtmöglichen Ausdehnung, befindet sich jedoch noch in einem zusammengedrückten Zustand, um eine konstante Vorspannung des Mitnehmers (5) zu gewährleisten. Es wäre jedoch möglich, diese Vorspannung aufzuheben und durch seitliche Belastung des Mitnehmers (5), d. h. in einem Winkel, der im Allgemeinen nicht parallel zur zulässigen Bewegungsrichtung des Mitnehmers (5) liegt, durch eine Reibungskraft, die sich aus der Lagergeometrie des Mitnehmers (5) oder gegebenenfalls des Mitnehmerstiftes (18) ergibt, eine Verriegelungswirkung zu erzeugen. Die Kontaktfläche (4) weist eine scharfe Ecke auf, um die Kraft der Verriegelungsfeder (6) auf den Mitnehmer (5) und damit auf die Kontaktfläche (4), die wahlweise einstückig mit dem Deckel (2) integriert ist, zu lenken, um ein Moment um die Deckeldrehachse (10) in Deckelschließrichtung zu erzeugen. Bei dieser speziellen Ausführung ist der Abfall (19) der Kontaktfläche (4) zu steil, um die Bewegung des Mitnehmers (5) zu stoppen, ohne einen Blockiereffekt auf die Bewegung des Deckels zu verursachen, wodurch die Notwendigkeit der Verriegelungsfläche (15) demonstriert wird. Durch einen weniger steilen Abfall (19), d. h. einen Übergang von der hohen Rast (23) bei geschlossenem Deckel zu der niedrigen Rast (22) bei geschlossenem Deckel über einen größeren Bewegungsbereich des Deckels (2), konnte jedoch die Notwendigkeit der Verriegelungsfläche (15) bei geschlossenem Deckel beseitigt werden.
3 zeigt den führungskurvengesteuerten Verschlussmechanismus (3) im Querschnitt, wobei der Deckel (2) bis zum Wendepunkt des Drehmoments von einem Schließ- zu einem Öffnungsvorgang geöffnet wird. Das heißt, die Übertragungskraft (20) zwischen der Kontaktfläche (4) und dem Mitnehmer (5) wird durch die Deckeldrehachse (10) so gerichtet, dass in dieser Stellung kein Hebelarm zwischen der Deckeldrehachse (10) und der Übertragungskraft (20) vorhanden ist, wodurch der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) nicht den Deckel (2) dreht. In dieser Position würde eine Drehung des Deckels (2) im Uhrzeigersinn bewirken, dass der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) beginnt, den Deckel zu öffnen, und eine Drehung des Deckels (2) gegen den Uhrzeigersinn würde bewirken, dass der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) beginnt, den Deckel zu schließen. Die Verriegelungsfeder (6) ist nicht dargestellt.
Die Teile der Kontaktoberfläche (4) wurden markiert, um ihre Funktion zu zeigen. Die niedrige Rast (12) bei geöffnetem Deckel und die niedrige Rast (22) bei geschlossenem Deckel haben unterschiedliche Radien, was für die Funktion des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Die hohe Rast (13) und die Absenkung (19) sind im Vergleich zur Anhebung (14) merklich klein, was den Vorteil hat, dass ein größerer Teil der verfügbaren Winkelverteilung für die Anhebung (14) genutzt werden kann, sodass die von der Deckelfeder (11) bereitgestellte Schließkraft so verringert werden kann, als ob sie beim automatischen Schließen des Deckels (2) die Verriegelungsfeder (6) zusammendrücken müsste, und eine größere Winkelverteilung der Anhebung (14) zu einem kleineren Druckwinkel (9) und damit zu einer geringeren erforderlichen Kraft zum Schließen des Deckels (2) und Zusammendrücken der Verriegelungsfeder (6) führt. Je nach Bedarf kann die Verteilung der Teile der Kontaktfläche (4) verändert oder eliminiert werden, wie z. B. eine Kontaktfläche (4) mit mehr als einer hohen Rast (13), sodass der Deckel (2) in mehr als einer Winkelstellung verriegeln würde, oder die Eliminierung der hohen Rast (13), sodass der Wendepunkt als eine scharfe Kante zwischen dem Anstieg (14) und dem Abfall (19) konstruiert würde.
Die 4a bis 4f zeigen den führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) im Querschnitt während des Öffnungsvorgangs des Deckels. Während die Verriegelungsfeder (6) in 4b bis 4e nicht in ihren Zwischenstadien dargestellt ist, wird davon ausgegangen, dass der Mitnehmer (5) unter einer konstanten Vorspannung in Richtung der Kontaktfläche (4) steht.
4a zeigt den Deckel in der geschlossenen Position. Die Übertragungskraft (20) ist in eine horizontale und eine vertikale Kraftkomponente aufgeteilt dargestellt, wobei die horizontale Kraft, die parallel zur Druckrichtung der Verriegelungsfeder (6) verläuft, deutlich geringer ist als die Übertragungskraft (20), die zur Erzeugung eines Drehmoments auf den Deckel (2) wirkt. Dies zeigt deutlich den Kraftvervielfachungseffekt des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3), der in diesem Fall eine Übertragungskraft (20) von etwa der 2,4-fachen Federkraft der Verriegelungsfeder (6) erzeugt. Es ist zu beachten, dass die Kraft der Verriegelungsfeder (6) nicht direkt durch die Drehachse (10) des Deckels verläuft. Dies zeigt eine Exzentrizität im System, um das Schließmoment des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) in der geschlossenen Stellung des Deckels zu erhöhen, und diese Exzentrizität kann auch dazu verwendet werden, die zum Zusammendrücken der Verriegelungsfeder (6) beim Schließen des Deckels (2) erforderliche Kraft zu verringern.
In 4b wurde der Deckel um ca. 20° geöffnet, und der Deckel (2) wird bis zum Wendepunkt des Drehmoments von einem Schließvorgang zu einem Öffnungsvorgang geöffnet. Dies geschieht bei der hohen Rast (13), die in diesem Fall sehr klein ist und einen etwas instabilen Zustand darstellt, sodass der Benutzer bei der Betätigung des Deckels einen Schaltvorgang spürt. Die hohe Rast (13) könnte jedoch auch über einen größeren Winkelabschnitt der Kontaktfläche (4) ausgeführt werden, sodass ein größerer Teil der Drehung des Deckels (2) zwischen dem Winkel, bei dem der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) entweder zum Öffnen oder zum Schließen des Deckels (2) wirkt, stattfinden würde.
In 4c ist der Deckel weiter geöffnet worden. Der Mitnehmer (5) drückt gegen die Erhebung (14) und die Kompression des Druckwinkels (9) beginnt sich zu verringern. Normalerweise wäre die Feder (11) des Deckels immer noch stark genug, um den führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) zu überwinden, sodass der Deckel (2) sich unabhängig von dem Winkel, in dem er losgelassen wird, selbst schließt. Es wäre jedoch auch möglich, die Erfindung so zu gestalten, dass das bewegliche Teil, entweder der Deckel (2) oder der Verriegelungshebei (7), offenbleibt, nachdem der Mitnehmer (5) mit der Erhebung (14) in Berührung gekommen ist. 4d und 4e zeigen den führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) beim weiteren Öffnen des Deckels, wobei der Mitnehmer (5) in diesen Öffnungswinkeln des Deckels (2) jedoch noch in Kontakt mit der Erhebung (14) der Kurvenfläche (4) steht.
In 4f ist der Deckel an der Deckelblockierung (21) in seine Verriegelungsstellung geöffnet worden, wobei eine Blockierung des Öffnungswinkels des Deckels (2) für die Betätigung des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) nicht erforderlich ist. Der Mitnehmerstift (18) ist an der Verriegelungsfläche (15) zur Anlage gekommen, und zwischen dem Mitnehmer (5) und der Kontaktfläche (4) ist nun ein Spalt vorhanden. Durch diesen Spalt wirkt der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) nicht mehr auf den Deckel (2) oder in einigen Fällen auf den Verriegelungshebel (7), es entsteht keine Reibungskraft bei der Bewegung von Funktionsteilen, und zusätzliche Funktionen der Vorrichtung, wie ein sofortiges oder verzögertes automatisches Schließen des Deckels (2), werden nicht behindert oder verschlechtert. Da in diesem Fall der Mitnehmerstift (18) gegen die Verriegelungsfläche (15) zur Anlage gekommen ist, kann jede in den Mitnehmer (5) integrierte oder mit ihm verbundene Geometrie dazu verwendet werden, seine Bewegung zu begrenzen und gegebenenfalls den Mitnehmer (5) von der Kontaktfläche (4) zu lösen.
Die 5a bis 5c zeigen eine Schrägansicht der Erfindung in der geöffneten Stellung des Deckels. 5b zeigt die gleiche Baugruppe wie 5a mit einem Querschnitt durch den führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3), der deutlich den Spalt zwischen Mitnehmer (5) und Kontaktfläche (4) zeigt. 5c zeigt die gleiche Baugruppe wie 5a mit einem Querschnitt durch eine nichtlineare Deckelfeder. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, bewirkt dieser Federtyp einen instabilen Deckelöffnungszustand, um eine selbstschließende Funktion des Deckels (2) zu ermöglichen. Durch den Vergleich der 5b und 5c kann der Betrachter erkennen, dass die Ausrastung des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) zeitlich mit der instabilen Deckelöffnungsposition des Deckels (2) zusammenfällt und daher keine Behinderung oder Beeinträchtigung irgendwelcher Funktionalitäten auftreten kann.
Ähnlich wie 5a bis 5c zeigen 6a bis 6c eine Schrägansicht der Erfindung in geschlossener Stellung des Deckels. 6b zeigt den gleichen Aufbau wie 6a mit einem Querschnitt durch den führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3), der den Mitnehmer (5) und die Kontaktfläche (4) in der Verriegelungsstellung zeigt, wobei in dieser Stellung ein hohes Schließmoment auf den Deckel (2) wirkt. 6c zeigt die gleiche Baugruppe wie 6a mit einem Querschnitt durch eine nichtlineare Deckelfeder, die unabhängig von dem führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) wirkt, um ein Schließmoment auf den Deckel (2) zu erzeugen, wobei zu beachten ist, dass die Zeitsteuerung der beiden unabhängigen Vorrichtungen auch bei geschlossener Deckelposition des Deckels (2) synchronisiert ist.
7a bis 7c zeigen eine alternative Konfiguration der vorliegenden Erfindung, bei der die Kontaktfläche (4) in das Gehäuse (1) integriert oder anderweitig daran befestigt ist und der Mitnehmer (5) und die Verriegelungsfeder (6) im Deckel (2) montiert sind. Die Kontaktfläche (4) ist durch einen konstanten Radius um die drehbare Deckelachse (10) oder im Falle eines Verriegelungshebels (7) um die drehbare Hebelachse (16) definiert, und der Unterschied zwischen der niedrigen Rast (22) bei geschlossenem Deckel, der niedrigen Rast (12) bei geöffnetem Deckel und der einen oder mehreren hohen Rasten (13) ist in der Richtung parallel zur drehbaren Deckelachse (10) oder der drehbaren Hebelachse (16) definiert.
8 zeigt die Baugruppe aus 7a bis 7c mit einem Querschnitt durch den führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3). Es ist zu erkennen, dass der Eingriffswinkel (9) zwischen dem Mitnehmer (5) und der Kontaktfläche (4) in der Schließstellung hoch ist, wodurch der Deckel (2) mit einem hohen Schließmoment belastet wird.
9 zeigt die Erfindung nach der gleichen Ausführung wie 8, im Zustand mit geöffnetem Deckel, wie von oben gesehen. Diese Ansicht zeigt, dass auch bei alternativen Varianten im geöffneten Zustand des Deckels ein Spalt zwischen dem Mitnehmer (5) und der Kontaktfläche (4) entstehen kann, sodass der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) von jeglichen Funktionalitäten des Deckels (2) entkoppelt ist.
10 zeigt eine alternative Ausführung der Erfindung, bei der der kurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) auf einen Verriegelungshebel (7) und nicht direkt auf den Deckel (2) wirkt. Diese Variante hat den Vorteil, dass sie sowohl auf den geschlossenen Deckel (2) einwirken kann, um die Schließkraft und damit den Widerstand gegen das Öffnen durch Medienströme zu erhöhen, als auch als Verriegelungseinrichtung mit Notentkopplungsfunktion für einen eingesteckten Stecker (8) wirkt. Man beachte, dass der Kontaktpunkt zwischen dem Verriegelungshebel (7) und dem Deckel (2) auf der Dichtungsfläche des Deckels (2) zentriert ist, um eine gleichmäßige Verteilung der Kraft auf die Deckeldichtung (17) zu ermöglichen.
11 zeigt die Baugruppe aus 10 im Querschnitt mit dem Verriegelungshebel (7) in geöffneter Stellung und dem Deckel (2) in geschlossener Stellung. Der Deckel (2) ist ohne Federvorspannung dargestellt, könnte aber mit jeder nach dem Stand der Technik bekannten Steuerung oder Federvorspannung angesteuert werden.
12a bis 12e zeigen die Funktionsschritte des Verriegelungshebels (7) und wie er entweder auf den geschlossenen Deckel (2) oder auf einen eingesteckten Stecker (8) wirken kann. 12a zeigt die Baugruppe bei geschlossenem Deckel (2), wobei der Verriegelungshebel (7) auf den Deckel (2) wirkt, um die Schließkraft auf diesen zu erhöhen. In 12b hat der Benutzer den Verriegelungshebel (7) geöffnet und der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) hat von der Wirkung, den Verriegelungshebel (7) in seiner geschlossenen Position zu halten, auf die Wirkung, den Verriegelungshebel (7) in seiner offenen Position zu halten, umgeschaltet, sodass der Benutzer den Verriegelungshebel (7) nicht in dieser Position halten muss. In 12c hat der Benutzer den Deckel (2) geöffnet. Je nach Art des verwendeten Mechanismus könnte der Deckel (2) entweder offenbleiben oder muss gegen eine Kraft irgendeiner Art, wie z. B. eine Federkraft oder Schwerkraft, offengehalten werden. 12d zeigt schematisch einen Stecker nach dem Einsetzen. Der Deckel (2) hat sich je nach Art der Deckel-Schließvorrichtung entweder gelöst oder automatisch geschlossen. In 12e hat der Benutzer den Verriegelungshebel (7) auf der Rückseite des Steckers (8) geschlossen, und der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) wirkt über den Verriegelungshebel (7), um die Rückseite des Steckers (8) zu belasten oder anderweitig zu verhindern, dass der Stecker (8) ohne vorheriges Öffnen des Verriegelungshebels (7) entfernt werden kann.
13a und 13b zeigen die Nottrennfunktion im Querschnitt. In 13a wird der Schaltstecker (8) in das Gehäuse (1) der Steckdose gesteckt und durch die führungskurvengesteuerte Verriegelung (3) über den Verriegelungshebel (7) gehalten. 13b zeigt das Ergebnis des Ziehens am Stecker (8), indem der Verriegelungshebel (7) aufgedrückt, die führungskurvengesteuerte Verriegelung (3) zurückgedrückt und ggf. der Deckel (2) durch seine Federvorspannung oder eine andere Schließvorrichtung geschlossen wurde. Dies zeigt einen deutlichen Vorteil der Erfindung, da keines der Teile beschädigt wurde oder anderweitig nach einer erzwungenen Trennung ausgetauscht oder zurückgesetzt werden muss.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf drehgedichtete Deckel zum Schutz elektrischer Kontakte, die um eine Achse entweder in eine geschlossene oder offene Position geschwenkt werden können, wobei der Schutzdeckel in Richtung der geschlossenen Position des Deckels vorgespannt ist. Ein elastisches Dichtungselement ist entweder an einem festen Gehäuse oder am drehbaren Deckel befestigt, und dieses Dichtungselement ist mit einem oder mehreren elastischen Elementen, die als Federn oder Vorspannelemente für das Schließen des drehbaren Deckels wirken, integriert oder eingebaut.
Stand der Technik
Elastische Dichtungen werden typischerweise verwendet, um Schnittstellen zwischen Teilen abzudichten, z. B., um den Rotationsdeckel einer elektrischen Steckverbindung im Fahrzeug an einem Gehäuse abzudichten, das im geschlossenen Zustand des Deckels an einem Fahrzeug befestigt ist. EP 1 544 955 A2 zeigt z. B. einen solchen Deckel für Kfz-Steckverbindungen, der durch eine Stahlspiralfeder in die geschlossene Stellung des Deckels vorgespannt ist. Dieser Deckel ist mit einer Elastomerdichtung ausgestattet, die sich gegen einen Rand um die Öffnung zum inneren Teil des Steckdosengehäuses verformt und eine Dichtung bildet, um eine Reihe von elektrischen Kontakten vor Umwelteinflüssen wie Verschmutzung und Korrosion zu schützen, wenn der Deckel geschlossen ist.
Darüber hinaus sind elastische Dichtungen für drehbare Deckel aus Trinkbehältern, Lebensmittelvorratsbehältern und anderen Haushaltsgegenständen wie z. B. Krügen bekannt.
Die Stahlfeder wird über einen Deckelstift eingebaut und ist in der Regel durch zusätzliche Kunststoffteile nicht sichtbar. Das Fahrgestell eines PKW oder LKW ist sehr anfällig für Korrosion durch Salze, Feuchtigkeit, physikalische Schäden an Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen sowie Öle und starke Temperaturschwankungen. Daher ist es allgemein üblich, Stahlfedern an einem Auto vor der Sicht zu verbergen, sodass der Kunde diese unvermeidbare Korrosion nicht ohne Weiteres erkennen kann, was dazu führt, dass mehr Teile im Endprodukt benötigt werden und die Material- und Montagekosten steigen.
US 8 485 604 B2 zeigt eine torsionsfähige Elastomerfeder für Autositze, wobei das elastische Material von inneren und äußeren Hülsen umschlossen ist, die nicht drehbare Profile wie Laschen oder einen Vierkantschnitt enthalten. In diesem Fall ist der Bewegungsbereich des elastischen Materials begrenzt, und die Torsionsanordnung wird eher zur Dämpfung bei einer gewünschten Sitzeinstellung als zur Bereitstellung einer Kraft über einen großen Bewegungsbereich verwendet.
GB 954 379 A zeigt eine weitere Anwendung von Elastomerfedern, bei der ein Objekt durch einen Satz elastischer Zugfedern von seiner Umgebung isoliert wird. Da Vibrationen Beschleunigungen auf die aufgehängte Masse ausüben, entstehen Kräfte, die durch die Dehnung der elastischen Elemente, die die aufgehängte Masse mit den tragenden Teilen verbinden, kompensiert werden.
Eine weitere Anwendung von Elastomerzugfedern ist 0 280 224 USD, die einen Entwurf für ein Widerstandsband für ein Trainingsgerät zeigt. In diesem Fall tritt die Dehnung eines Kautschukbandes an die Stelle von Gewichten auf einem Übungsgerät und wirkt in der Tat genau wie eine Standardzugfeder, um entsprechend der Verformung des Gummiteils aus seiner ursprünglichen Form eine höhere Kraft zu erzeugen.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektrische Steckverbindungen mit einem federbelasteten Schutzdeckel, um die elektrischen Kontakte der Steckverbindung vor Umwelteinflüssen zu schützen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in erster Linie eine kostensparende Maßnahme zur Eliminierung von Teilen in Massenprodukten. Weitere Ziele sind die Bereitstellung von elektrischen Steckverbindungen, die Platz sparen, zusätzliche Funktionen zu drehbaren Schutzdeckeln bieten oder die Abdichtfunktion eines Schutzdeckels verbessern, indem die Schließkraft am Deckel über das mit Standardfedern typischerweise erreichbare Maß hinaus erhöht wird.
Der Zweck der vorgeschlagenen Erfindung besteht darin, die Funktionalität einer elastischen Deckeldichtung für einen Drehschutzdeckel mit der Funktionalität eines Vorspannelements zu kombinieren, das den Schutzdeckel in seine geschlossene Position zurückbringt, um die Gesamtzahl der Teile in einer bestimmten Baugruppe zu reduzieren und dadurch die Material- und Montagekosten des Produkts zu senken.
In einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Steckverbindung mit einem integrierten elastischen Teil, der eine Deckeldichtung und ein oder mehrere elastische Elemente zur Abdichtung der Verbindung zwischen einem Steckdosengehäuse und einem drehbaren Schutzdeckel der elektrischen Steckverbindung umfasst, wenn der drehbare Schutzdeckel im geschlossenen Zustand ist, wobei

- das integrierte elastische Teil aus einem Elastomer oder gummiähnlichen Material besteht und als ein einziges Teil mit der Deckeldichtung integriert ist, die entweder am Schutzdeckel oder am Steckdosengehäuse der elektrischen Steckverbindung befestigt ist, und
- das integrierte elastische Element in mindestens einer Bewegungsposition des drehbaren Schutzdeckels als Schließvorspannung auf diesen wirkt.

Das Federelement einer elektrischen Kfz-Steckdose mit vorgespanntem Rotationsdeckel ist oft eine Schwachstelle in Bezug auf Korrosion. Gehäuse, Schutzdeckel, Deckelstift und Konstruktionsteile können in der Regel aus Kunststoff hergestellt werden, der unter normalen Umständen nicht korrodieren kann. Die elektrischen Kontakte sind durch das abgedichtete Innenvolumen der elektrischen Steckverbindung vor den Elementen geschützt; die Deckelfeder ist jedoch in der Regel eine schraubenförmige Torsionsschenkelfeder, die aus Stahl hergestellt ist. Da die korrosiven Bedingungen am Fahrgestell eines PKWs oder LKWs so extrem sind, ist selbst Edelstahl unter Bedingungen wie Straßenschmutz, Feuchtigkeit, Schnee- oder Eisablagerungen, Aufprall von Partikeln, Salzen, Ölen oder dem Vorhandensein anderer Verunreinigungen anfällig für Korrosion. Da die vorliegende Erfindung ein Vorspannelement aus Stahl überflüssig macht, müssen für eine bestimmte Konstruktion weniger verschiedene Materialien verwendet werden, sodass eine Baugruppe widerstandsfähiger gegen eine größere Bandbreite von Bedingungen oder chemischen Einwirkungen gemacht werden kann.
In einigen Ausführungsformen weist der integrierte elastische Teil mehrere elastische Elemente auf.
Bei anderen Ausführungen wird der integrierte elastische Teil entweder an den drehbaren Schutzdeckel oder an das Steckdosengehäuse angeformt.
In einer besonders nützlichen Ausführung fällt die Wirkungslinie des elastischen Elements mit der Drehachse des Deckelstiftes oder einer anderen drehfesten Geometrie des drehbaren Schutzdeckels zusammen oder überlappt diese, wenn der drehbare Schutzdeckel von der geschlossenen in die offene Stellung bewegt wird, sodass eine instabile offene Stellung des drehbaren Schutzdeckels entsteht, wenn der drehbare Schutzdeckel an einer Deckelblockierung anliegt. Das heißt, die Wirkungslinie der Spannung in den elastischen Elementen überschneidet sich mit der Drehachse der Schutzdeckel, sodass der Hebelarm eliminiert und das Drehmoment auf den Schutzdeckel auf Null reduziert wird. Dies führt zu einem stabilen oder instabilen offenen Zustand des Schutzdeckels, wenn er auf einer Blockiergeometrie mit einem anderen Bauteil der Baugruppe aufliegt.
Alternativ überschneidet sich die Wirkungslinie des elastischen Elements mit der Drehachse des Deckelstifts oder einer anderen drehfesten Geometrie des drehbaren Schutzdeckels, wenn der drehbare Schutzdeckel von der geschlossenen Position in die offene Position bewegt wird, sodass eine stabile offene Position des drehbaren Schutzdeckels erzeugt wird, wenn der drehbare Schutzdeckel an einer Deckelblockierung anliegt. In diesem Fall kann sich die Wirkungslinie der Spannung in den elastischen Elementen mit der Drehachse des Schutzdeckels überschneiden, um das Gewicht des Deckels auszugleichen, das als Drehmoment in der Schließrichtung des Deckels wirkt, wodurch die Spannkraft in den elastischen Elementen dann in der entgegengesetzten Richtung, d. h. in der Öffnungsrichtung des Deckels, aufgebracht würde. Je nach Lage der Verriegelungsflächen könnte die Erfindung auch so gestaltet werden, dass das durch die Spannung in den elastischen Elementen erzeugte Deckelöffnungsmoment hoch genug ist, um einen stabilen Öffnungszustand des Schutzdeckels zu gewährleisten, wenn dies das Ziel der jeweiligen Ausführung der Erfindung ist.
In weiteren Ausführungsformen kreuzt die Wirkungslinie des elastischen Elements nicht die Drehachse des Deckelstiftes oder einer anderen drehfesten Geometrie des drehbaren Schutzdeckels, wenn der drehbare Schutzdeckel von der geschlossenen in die offene Position bewegt wird, sodass der drehbare Schutzdeckel beim Loslassen sofort schließt. Abhängig von den Einsatzbedingungen kann ein Schutzdeckel, der wegen des erhöhten Kontaminationsrisikos oder wegen extremer Bedingungen wie z. B. Anwendungen auf See, in arktischen Umgebungen oder in der Fertigung oder Landwirtschaft, wo das Vorhandensein luftgetragener korrosiver Chemikalien zu erwarten ist, offenbleibt, unerwünscht sein. Wenn die Verriegelungsstelle zwischen dem drehbaren Schutzdeckel und dem Gehäuse so konstruiert ist, dass der maximale Öffnungswinkel des Deckels erreicht wird, bevor die Wirkungslinie der Spannung in den elastischen Elementen die Drehachse des Schutzdeckels kreuzt, dann schließt der Schutzdeckel sofort nach dem Loslassen.
Somit können durch die Integration der Deckeldichtung und eines oder mehrerer elastischer Elemente alle für die Montage und Befestigung eines Stahlfederelementes erforderlichen Teile entfallen, da die Deckeldichtung nach dem Stand der Technik in jedem Fall an der Baugruppe montiert werden muss. D. h. ist die Deckeldichtung eingebaut, so ist auch das integrierte elastische Element zumindest teilweise mit eingebaut. Die Deckeldichtung und die elastischen Elemente können auch entweder am Schutzdeckel, am Gehäuse oder bei einer statischen Aufformung beider Enden des einen oder der mehreren elastischen Elemente an beiden Seiten angeformt werden. Das heißt, sowohl der Schutzdeckel als auch das Gehäuse können in ein gemeinsames Spritzwerkzeug eingelegt werden, die Deckeldichtung und die elastischen Elemente können an beide Teile angegossen werden, und nur im montierten Zustand würden die elastischen Elemente unter Spannung stehen.
Da die aus der Verformung eines elastischen Elastomerteils resultierende Zugkraft eine Funktion der Härte des elastischen Materials ist, können durch Änderung der Materialhärte des Gummis oder eines anderen gummiartigen Materials unterschiedliche Vorspannkräfte gewählt werden; ein Härtebereich von 10 Shore A bis 95 Shore A bietet eine Vielzahl unterschiedlicher Vorspannkräfte. Eine Änderung der Materialhärte der integrierten Deckeldichtung und eines oder mehrerer elastischer Elemente erfordert keinen Wechsel des Spritzwerkzeugs, sodass z. B. verschiedene Kunden unterschiedliche Schließkräfte auf den Schutzdeckel ihrer Produkte erhalten können, ohne dass zusätzliche Werkzeugkosten anfallen.
Aufgrund der großen Auswahl an elastischen Materialien kann die Schließkraft am Deckel wesentlich höher eingestellt werden als bei einer Stahlfeder. Zusätzlich können für ein elastisches Elastomerelement Materialeigenschaften, die normalerweise für ein bestimmtes Metall festgelegt sind, wie z. B. das Elastizitätsmodul, das für alle Stähle unabhängig von der gewählten Zugfestigkeit, Legierung oder Härte praktisch gleich ist, beliebig gewählt werden.
Vorzugsweise liegt die Härte der integrierten Deckeldichtung und des elastischen Elements zwischen 25 Shore A und 85 Shore A, besser noch zwischen 40 Shore A und 75 Shore A. Materialien in diesem Bereich des Kabelbaums sind jedoch nicht in der Lage, ein Biegemoment zu übertragen. Das heißt, wenn ein Ende des elastischen Elements fixiert wäre und das andere Ende eines balkenartigen elastischen Elements nach unten gebogen würde, würden die Auflageflächen des fixierten Endes nicht mit einer signifikanten Kraft belastet, da die Geometrie nur einen sehr geringen Biegewiderstand hätte. Dies ist wichtig im Falle einer nichtlinearen Deckelfeder, wie sie aus dem Stand der Technik in DE 20 2012 100 856 U1 bekannt ist. Um einen statischen, aber instabilen Deckelöffnungszustand zu erreichen, dürfen die Federn oder andere elastische Elemente kein Biegemoment aufnehmen, da sonst dieses Biegemoment bei einer Fixierung eines der Enden der Federn oder anderer elastischer Elemente den Deckel schließen würde, wie es an der Schnittstelle zwischen dem Dichtungs- und dem elastischen Elementteil der integrierten Deckeldichtung und einen oder mehreren elastischen Elementen der Fall ist.
In einer besonders nützlichen Ausführungsform der Erfindung ist ein Ende des integrierten elastischen Elements entweder am Steckdosengehäuse oder am drehbaren Schutzdeckel befestigt, d. h. ein integriertes elastisches Teil wird in Verbindung mit einem Dichtungsabschnitt des elastischen Teils entweder am Steckdosengehäuse oder am Deckel verwendet, und obwohl ein Ende der integrierten Deckeldichtung und ein oder mehrere elastische Elemente notwendigerweise statisch geklebt werden müssen, ist das andere Ende des elastischen Elements am anderen Montageteil befestigt, d. h. am Steckdosengehäuse oder am Deckel, das das integrierte elastische Teil nicht als montierte oder geklebte Dichtung verwendet. Ein Umspritzen einer oder mehrerer Seiten der integrierten Deckeldichtung und eines oder mehrerer elastischer Elemente ist nicht erforderlich, d. h. beide Seiten des kombinierten Teils könnten zusammengebaut werden.
Die Befestigung des Endes des elastischen Elements kann verstiftet, angeformt, in einer Hülse umfasst, eingepresst, geklebt, durch Ultraschall oder Wärme geschweißt, verschraubt, eingehakt oder durch ein anderes festes, drehbares oder anderweitig bewegliches Mittel an dem anderen Montageteil, entweder dem Steckdosengehäuse oder dem Schutzdeckel, befestigt werden, das das integrierte elastische Teil nicht als montierte oder geklebte Dichtung verwendet.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn mindestens ein Ende des integrierten elastischen Elements entweder am Steckdosengehäuse oder am drehbaren Schutzdeckel so befestigt ist, dass dieses Ende des elastischen Elements gegenüber dem Teil, auf dem es montiert ist, beweglich ist. Dann kann sich das befestigte Ende des elastischen Elements frei drehen, gleiten oder anderweitig bewegen, nachdem es entweder am Schutzdeckel oder am Gehäuse befestigt wurde, da die Übertragung von Biegemomenten durch das elastische Element reduziert wird.
Die integrierte Deckeldichtung und ein oder mehrere elastische Elemente können auch in mehr als einem Schritt, d. h. in mehr als einer Umspritzung, hergestellt werden, um ein integriertes Teil mit mehr als einem Satz von Materialeigenschaften wie z. B. einer anderen Härte für die Deckeldichtung als für die elastischen Elemente herzustellen. Chemische, mechanische, thermische oder Strahlungsbehandlungen können auch verwendet werden, um die Materialeigenschaften des gesamten oder eines Teils des integrierten Teils zu verändern.
Figurenliste
Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, werden deren Besonderheiten in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und hier ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Absicht nicht darin besteht, die Erfindung auf die beschriebenen besonderen Ausführungsformen zu beschränken.

14a zeigt eine Ausführung in einer geneigten Seitenansicht.
14b zeigt die Ausführung von 14a in einer Querschnittsansicht.
15a und 15b zeigen eine Ausführung gekippt und von oben in geschlossenem und geöffnetem Zustand.
Die 16a und 16b zeigen Querschnitts-Seitenansichten einer Ausführung in geschlossenem und geöffnetem Zustand.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
14a zeigt die vorliegende Erfindung gekippt und von der Seite, um die Lage und eine mögliche Fixierung des elastischen Elements zu zeigen (26). Der Schutzdeckel (23) ist in geschlossener Stellung dargestellt. Man beachte, dass das elastische Element (26) in einem solchen Abstand vom Deckelstift (27) angeordnet ist, dass eine Schließkraft über einen Hebelarm auf den Deckelstift (27) wirkt, wodurch ein Drehmoment auf den Schutzdeckel (23) erzeugt wird, das als federartige Vorspannung auf den Schutzdeckel (23) wirkt, um ihn in Schließrichtung zu drehen.
Das Ende des elastischen Elements (26) wurde in einen Lagereinsatz (28) eingehakt, sodass eine Vorspannung in dem gedehnten elastischen Element (26) besteht und das Ende des elastischen Elements (26) sich frei in Bezug auf das Steckdosengehäuse (25) drehen kann. Diese Verbindung zwischen einem oder mehreren elastischen Elementen (27) und dem Gehäuse (26) kann auch durch jedes andere statische oder bewegliche Mittel erreicht werden.
14b zeigt den gleichen Aufbau wie 14a mit einem Querschnitt durch das elastische Element (26). Die Schnittstelle zwischen der Deckeldichtung (24) und dem Steckdosengehäuse (25) steht unter einer Vorspannkraft aufgrund des Drehmoments, das durch die Dehnung der elastischen Elemente vor dem Einbau auf den Schutzdeckel (23) ausgeübt wird. Es ist zu erkennen, dass die Deckeldichtung (24) und das elastische Element (26) als ein einziges integriertes elastisches Teil (30) ausgeführt sind, das auf den Schutzdeckel (23) aufgegossen wurde. In einer alternativen Variante könnte das integrierte elastische Teil (30) an das Steckdosengehäuse (25) angeformt und die elastischen Elemente (27) am Schutzdeckel (23) befestigt werden, nachdem sie gedehnt wurden, um eine Vorspannung auf den Schutzdeckel (23) im montierten, geschlossenen Zustand des Deckels zu erzeugen.
Die 15a und 15b zeigen die vorliegende Erfindung gekippt und von oben, wobei sich 15a im geschlossenen und 15b im geöffneten Zustand des Deckels befindet.
Die 16a und 16b zeigen die vorliegende Erfindung von der Seite mit einem Querschnitt durch das elastische Element (26), wobei sich 16a im geschlossenen und 16b im geöffneten Zustand des Deckels befindet. Man beachte, dass das elastische Element (26) im geöffneten Zustand des Deckels länger ist, was anzeigt, dass die Zugkraft zugenommen hat. Diese Zunahme der Verformung kann prozentual höher sein als die einer Standard-Stahlfeder, jedoch ist aufgrund des viel niedrigeren Elastizitätsmoduls von Elastomerwerkstoffen im Vergleich zu Metallen die daraus resultierende Zunahme der mechanischen Spannung und die daraus resultierende Zunahme der Zugkraft viel geringer, d. h. die prozentuale Zunahme der Spannung ist viel geringer als die einer Standardfeder, was bedeutet, dass die Zugkraft im Zustand mit geöffnetem Deckel näher an der Zugkraft in der Stellung mit geschlossenem Deckel liegt als die einer Stahlfeder. Diese Eigenschaft ist vorteilhaft, weil eine erhöhte Schließkraft auf den Schutzdeckel (23) in der geöffneten Stellung des Deckels zu einer erhöhten Verletzungsgefahr für den Benutzer führen würde.
Im Zustand mit geöffnetem Deckel zieht der exzentrische Verbindungspunkt des elastischen Elements (26) mit dem Schutzdeckel (23) die Mittelachse des elastischen Elements (26) über den Deckelstift (27) oder eine andere feste Rotationsgeometrie. Dadurch wird der resultierende Hebelarm auf Null oder nahezu Null reduziert, und es wird wiederum kein Drehmoment auf den Schutzdeckel (23) ausgeübt, was in Kombination mit einer Deckelblockierung (29), die die Bewegung des Schutzdeckels (23) auf diese Position begrenzt, einen statischen, aber instabilen Zustand des geöffneten Schutzdeckels (23) bewirkt, wie er in ähnlichen, vom Stand der Technik bekannten Systemen erreicht wird. Diese Eigenschaft ist jedoch für die Funktion der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, und die Befestigung des elastischen Elements (26) und der Öffnungswinkel des Schutzdeckels (23) könnten so beschaffen sein, dass die Federspannung auf die andere Seite des Deckelstiftes (27) gezogen wird, sodass der Schutzdeckel (23) in einem stabilen Zustand offen bleibt, oder dass die Federspannung auf einer Seite des Deckelstiftes (27) verbleibt, sodass der Schutzdeckel (23) beim Loslassen sofort schließt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf drehgedichtete Deckel, die zum Schutz von elektrischen Kontakten innerhalb eines Steckverbindungsgehäuses verwendet werden und die um eine Achse entweder in eine geschlossene oder offene Position geschwenkt werden können, wobei der Schutzdeckel in Richtung der geschlossenen Position des Deckels vorgespannt wird. Einige Deckeltypen weisen zusätzliche Funktionen auf, wie z. B. nichtlineare Schließkraftprofile in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel des Deckels. Die vorgestellte Erfindung besteht aus einem einbaubaren oder beweglichen Wahlschalter zur Änderung der Deckelfunktionalitäten.
Stand der Technik
DE 20 2012 100 856 U1 zeigt eine nichtlineare Deckelfeder, die dazu dient, einen drehbaren Schutzdeckel für eine Steckdose in Richtung der geschlossenen Position des Deckels vorzuspannen. Durch eine exzentrische Positionierung einer axialen Druck- oder Zugfeder kann der Hebelarm zwischen der Federkraft und der Drehachse des Schutzdeckels in Abhängigkeit vom Winkel zwischen Schutzdeckel und Steckdosengehäuse vergrößert oder verkleinert werden. Typischerweise ist die resultierende Schließkraft auf den Deckel in der geschlossenen Position des Deckels höher, da der Hebelarm zwischen der Federkraft und der Drehachse des Deckels an dieser Stelle am größten ist. Beim Öffnen des Deckels nimmt der Hebelarm zwischen der Federkraft und der Drehachse des Deckels in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel des Deckels ab. Wenn dieser Deckeltyp nicht vollständig geöffnet wird, würde er automatisch in die geschlossene Position zurückkehren, ohne eine besondere Verzögerungsfunktion zu zeigen. Im Falle hochkorrosiver Umgebungen, wie z. B. in einem landwirtschaftlichen Betrieb, oder extrem rauer Umgebungen, wie z. B. arktische Bedingungen oder Minen, könnten es die Besitzer dieser Geräte vorziehen, dass der Deckel sofort geschlossen wird, um die elektrischen Kontakte im Innenvolumen der Steckverbindung auf Kosten der Benutzerfreundlichkeit zu schützen.
In DE 10 2011 051 107 B3 sorgt eine exzentrisch angeordnete Blattfeder für eine Vorspannkraft in Deckelschließrichtung. Um den Deckel der elektrischen Steckverbindung aus seiner Schließstellung zu bewegen, muss die Blattfeder zunächst ausknicken, dann erfolgt beim Öffnen des Deckels eine Biegung der Blattfeder und der Abstand zwischen dem Auflagepunkt am Gehäuse und dem Auflagepunkt am Deckel nähert sich an. Wenn der Deckel weit genug geöffnet ist, liegt die Wirkungslinie der Feder auf der Drehachse des Deckels, was einen instabilen offenen Zustand bewirkt, oder die Wirkungslinie der Feder kreuzt die Drehachse des Deckels, was einen stabilen offenen Zustand des Deckels bewirkt. Wie im vorhergehenden Beispiel würde sich der Deckel, wenn er vor Erreichen des Wendepunktes über der Drehachse des Deckels freigegeben würde, sofort in seine geschlossene und verriegelte Position schließen. Auch in diesem Fall könnten einige Kunden die verbesserte Abdichtung der genannten Anschlüsse aufgrund der automatischen Verriegelungsfunktion des Deckels dadurch verschlechtert sehen, dass der Deckel während des Anschlusszyklus länger offen bleibt, oder für den Fall, dass der Benutzer den Deckel über einen längeren Zeitraum in der instabilen offenen Position belässt.
US 4 036 396 A enthält einen Deckel für Anschlussdosen mit einem gebogenen Schlitz als Aufnahme für einen festen Deckelstift, auf dem der Deckel gedreht werden kann. In der Stellung mit geöffnetem Deckel kann der Deckel von einem Ende des gebogenen Schlitzes zum anderen gezogen werden, wodurch sich die Belastungsbedingungen des Deckels so ändern, dass der Deckel in Richtung einer flachen Stoßfläche gegen das Gehäuse gezogen wird, anstatt allein durch Drehung belastet zu werden, und der Deckel daher in einer geöffneten Stellung bleibt, bis die Positionierung des Deckels so bewegt wird, dass die Drehachse des Deckels wieder in die andere Stellung des gebogenen Schlitzes zurückkehrt und die Stoßflächen von Deckel und Gehäuse einander nicht mehr berühren können. Wie bei den vorhergehenden Beispielen liegt die Entscheidung, den Deckel offen oder geschlossen zu lassen, wenn er nicht offengehalten wird, in den Händen des Benutzers. Für den Fall, dass der Eigentümer des Geräts möchte, dass der Deckel sofort geschlossen wird, muss er sich darauf verlassen können, dass der Benutzer den Deckel nicht in seine Verriegelungsposition bringt. Im Falle eines unverantwortlichen oder ungehorsamen Benutzers darf dem Wunsch des Eigentümers des Geräts nicht nachgekommen werden.
Im Allgemeinen lässt sich der Stand der Technik für vorgespannte Schutzdeckel von elektrischen Steckverbindungen oder Anschlussdosen in drei allgemeine Kategorien einteilen: Schutzdeckel, die sich unmittelbar nach dem Auslösen schließen, Schutzdeckel, die in einem statischen, aber instabilen Zustand nach dem Loslassen offen bleiben, und Schutzdeckel, die in einem stabilen Zustand nach dem Loslassen offen bleiben.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es daher, eine vielseitigere Vorrichtung mit verbesserter Funktionalität anzubieten.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektrische Steckverbindungen mit einem federbelasteten Schutzdeckel, um die elektrischen Kontakte der Steckverbindung vor Umwelteinflüssen zu schützen, ist aber nicht darauf beschränkt. Die beschriebene Erfindung begrenzt die Öffnungswinkel von Schutzdeckeln, um bestimmte Funktionalitäten des Deckels entsprechend den Bedürfnissen oder Wünschen des Benutzers, Käufers oder Eigentümers der Vorrichtung auszuwählen.
Der Zweck der gegenwärtig vorgestellten Erfindung besteht darin, die Funktionalität eines selbstschließenden drehbaren Schutzdeckels für elektrische Steckverbindungen entweder durch den Benutzer oder den Eigentümer der Vorrichtung auszuwählen oder einzuschränken, und zwar so, dass die Auswahl entweder vorübergehend oder dauerhaft sein kann, je nach den Wünschen des entsprechenden Entscheidungsträgers. Wie bereits erwähnt, gibt es beim Stand der Technik in Bezug auf vorgespannte Schutzdeckel von elektrischen Steckverbindungen oder Anschlussdosen drei Arten von Funktionalitäten. Das Ziel der gegenwärtig vorgestellten Erfindung ist es, die Entscheidung darüber, welche Art von Abdeckfunktionalität verwendet werden soll, auf den unteren Ebenen der Lieferkette oder vom Eigentümer oder Benutzer statt von Händlern oder Originalgeräteherstellern zu treffen. Auf diese Weise kann dasselbe Produkt an mehrere Kunden mit unterschiedlichen Anforderungen an die Funktionalität des Deckels geliefert werden, was letztlich die Mengen desselben Produkts erhöht und die Produktionskosten für das gemeinsame Produkt senkt.
Nach einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Steckverbindung mit einem Steckdosengehäuse und einem drehbaren Schutzdeckel, bei dem die Stellung eines Schiebeschaltelements, eines Drehschaltelements oder eines einbaubaren Schaltelements den Verriegelungswinkel des Schutzdeckels in einer offenen Stellung verändert, und in Kombination mit einer Druck- oder Zugdeckelfeder mit zwei Zwangsenden, die durch ihre Geometrie und Zwangsbedingungen, nur eine Zug- oder Druckkraft entlang einer Wirkungslinie übertragen kann, die durch beide eingespannten Enden der Deckelfeder verläuft, wobei die Deckelfeder jedoch keine Biegemomente übertragen kann, wird die Funktionalität des Schutzdeckels so verändert, dass je nach Stellung des beweglichen oder installierbaren Schaltelements, wenn die Öffnungskraft am Schutzdeckel aufgehoben ist und sich der Schutzdeckel in seiner offenen Blockierstellung befindet, der Schutzdeckel entweder a.) sofort schließt, wenn die Wirkungslinie der Deckelfeder die Deckeldrehachse noch nicht erreicht hat, während der Schutzdeckel bis zu seinem maximalen Öffnungswinkel gedreht wurde, b.) in einem stabilen offenen Zustand bleibt, wenn die Wirkungslinie der Deckelfeder die Deckeldrehachse gekreuzt hat, während der Schutzdeckel bis zu seinem maximalen Öffnungswinkel gedreht wurde, c.) in einem instabilen offenen Zustand offen bleibt, sodass eine Vibration oder eine kleine äußere Kraft den Schutzdeckel sofort schließen lässt, wenn die Wirkungslinie der Deckelfeder mit der Deckeldrehachse zusammenfällt oder diese überschritten hat, während der Schutzdeckel bis zu seinem maximalen Öffnungswinkel gedreht wurde. Auf diese Weise kann dasselbe Endprodukt alle drei Arten von Federfunktionen ausführen, was wiederum die Produktmengen erhöht und die Produktions- und Werkzeugkosten senkt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Druckdeckelfeder eine Blattfeder, die sich aufgrund ihrer Form und der Zwangsbedingungen erst knicken muss, damit der drehbare Schutzdeckel aus einer Stellung mit geschlossenem Deckel herausgedreht werden kann. Die Wählvorrichtung kann, wie vom Stand der Technik bekannt, in Verbindung mit einer Flachknickfeder verwendet werden, die eine sehr hohe Verriegelungskraft in der geschlossenen Stellung des Schutzdeckels bietet, wobei die Schließkraft je nach Öffnungswinkel und Aufbau der Teile auf Null reduziert werden kann. Durch die Begrenzung oder das Zulassen eines weiteren Bewegungsbereichs des Deckels können Deckelfunktionalitäten wie Verzögerungen oder statische Bedingungen in Kombination mit der Verriegelungswirkung der Knickfeder in der Deckelschließstellung in die Spezifikationen eines Produktes aufgenommen oder ausgeschlossen werden.
Die Position des Funktionswahlschalters kann mit einer Wahlschalterarretierung gesichert werden. Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht je nach Art des für die Baugruppe verwendeten Schaltelements darin, dass die Position eines beweglichen Verriegelungsteils ausgewählt und die Position dieses Auswahlteils durch eine Rastvorrichtung gesichert wird. Dies hat den Vorteil, dass das Schaltelement ein integraler Bestandteil der Baugruppe ist und daher nicht verloren gehen oder verlegt werden kann, wenn der Entscheidungsträger sich entscheidet, die Funktionalität des Produkts zu einem späteren Zeitpunkt zu ändern.
Zusätzlich kann das Schaltelement versenkt oder so positioniert werden, dass es nicht gut sichtbar ist oder ein Spezialwerkzeug erfordert, um von einer Einstellung in eine andere bewegt zu werden. Dies ist von Vorteil, wenn die Entscheidung, die Auswahl der Deckelfunktionalitäten zu ändern, für bestimmtes Personal ausgeschlossen oder verboten werden soll.
In einer besonders robusten Ausführung der Erfindung bewegt sich ein Schiebeschaltelement translatorisch, wobei das Schiebeschaltelement, das entweder in den Schutzdeckel des Steckdosengehäuses oder in einem separaten Teil eingebaut ist, eine oder mehrere transiente Verriegelungsflächen aufweist, die sich je nach Stellung des Schiebeschaltelements mit transienten Verriegelungsflächen und/oder Deckelverriegelungen auf dem Schutzdeckel oder dem Steckdosengehäuse entweder ausrichten oder versetzt verschieben. Ein zwischen dem Deckel und dem Gehäuse positioniertes oder an einer anderen Stelle angebrachtes Gleitelement, das die Bewegung des Deckels behindern kann, ist in einem nicht verlierbaren Zustand installiert, kann jedoch über zwei oder mehr Positionen bewegt werden, sodass ein Paar Verriegelungsflächen zwischen dem Deckel oder dem Gehäuse und dem Gleitelement entweder ausgerichtet oder fehlausgerichtet ist. Das heißt, der Deckel kann sich entweder an dem Paar von Verriegelungsflächen vorbei drehen, wenn die Verriegelungsflächen nicht ausgerichtet sind, oder die Bewegung des Deckels bewirkt eine Kollision der Verriegelungsflächen, was wiederum die Drehung des Deckels behindert, wenn die Verriegelungsflächen ausgerichtet sind. Dieses Konzept kann verwendet werden, um mehr als zwei maximale Öffnungswinkel des Deckels zu wählen, falls gewünscht, wobei eine Rastgeometrie dafür sorgt, dass sich die Position des Schaltelements nicht durch Stöße oder Vibrationen verändert.
In einer besonders kompakten Ausführung der Erfindung weist ein Schaltelement eine Drehbewegung mit variablen Verriegelungsflächen für das Schaltelement auf, das entweder in den Schutzdeckel, das Steckdosengehäuse oder ein separates Teil eingebaut ist und eine oder mehrere transiente Verriegelungsflächen aufweist, die sich je nach Stellung des Schaltelements mit transienten Verriegelungsflächen und/oder Deckelverriegelungen an dem Schutzdeckel oder dem Steckdosengehäuse ausrichten oder versetzen. Diese Art von Schaltelement kann durch den Zusammenbau der anderen Teile in seiner Lagergeometrie gefangen werden und ist daher nicht verlierbar. Durch Drehen des Schaltelements von einer Position in eine andere werden die Verriegelungsflächen zwischen dem Deckel oder dem Gehäuse und dem Schaltelement entweder ausgerichtet oder nicht ausgerichtet, was eine weitere Bewegung des Deckels entweder blockiert oder ermöglicht. Die Rastgeometrie stellt sicher, dass sich die Position des Schaltelements nicht durch Stöße oder Vibrationen verändert. Diese Art von Schaltelement kann auf engstem Raum ausgeführt werden und kann in einem Schlitz oder einer Vertiefung platziert werden, sodass es nur mit einem Standard- oder Spezialwerkzeug zugänglich ist.
In einer permanenteren Ausführung ist ein installierbares Schaltelement ein separates Teil, das durch seine permanente oder temporäre Installation auf dem Schutzdeckel oder dem Steckdosengehäuse oder ein separates Teil eine oder mehrere transiente Verriegelungsflächen aufweist, wobei das Vorhandensein des installierbaren Schaltelements den zulässigen Öffnungswinkel des drehbaren Schutzdeckels reduziert. Der Drehbereich des Deckels wird durch ein separat installiertes Teil begrenzt, wobei die Installation entweder temporär oder permanent erfolgen kann. Das installierte Teil kann entweder an der Außenseite des Deckels oder des Gehäuses auf offensichtliche Weise angebracht werden, z. B. aus einem andersfarbigen Material, sodass die Installation leicht erkennbar ist, oder es kann ein kleines Teil sein, das sich in die umgebende Geometrie einfügt, falls ein unbefugter Benutzer versucht, es zu lösen. Durch die Verwendung von Klebstoff, Nieten, Einweg-Druckknöpfen oder einer Sicherheitsschraube, für die ein Spezialwerkzeug erforderlich ist, kann das installierte Teil so gestaltet werden, dass es nicht entfernt werden kann. Eine besonders wirtschaftliche Ausführung dieser Variante ist ein Stift in einer Bohrung, der eine Blockierung der Drehung des Deckels bewirkt. Der Stift könnte mit einem Locher entfernt werden, wenn die Ausführung ein Durchgangsloch aufweist. Wenn der Stift jedoch in eine Durchgangsöffnung eingeführt wird und das Ende des Stiftes nicht aus der Bohrung des Behälters herausragt, ist der Verriegelungsstift nicht entfernbar. In einer alternativen Form kann der Stift in eine Durchgangsöffnung gesteckt werden, und der Entscheidungsträger für die Funktion des Deckels kann wählen, ob er den Stift an Ort und Stelle klebt oder verformt oder nicht.
In der dauerhaftesten Ausführung der Erfindung besteht das Schaltelement aus einer Geometrie auf dem Schutzdeckel oder dem Steckdosengehäuse, die mindestens eine transiente Verriegelungsfläche für den Schutzdeckel oder das Steckdosengehäuse aufweist, die abgebrochen werden kann, um die transiente Verriegelungsfläche zu entfernen, wodurch ein größerer maximaler Öffnungswinkel des Schutzdeckels ermöglicht wird, wodurch die Funktion des Schutzdeckels verändert wird. Dies bedeutet, dass die transiente Verriegelungsfläche, die die Drehung des Deckels begrenzt, in eines der Teile der Steckverbindung, wie z. B. den Deckel oder das Gehäuse, integriert wird. Eine vorgegebene Sollbruchstelle an der Verriegelungsfläche ermöglicht es dem Entscheidungsträger, die Verriegelungsgeometrie entweder zu lösen oder an der Baugruppe zu belassen. Diese Verriegelungsgeometrie kann auch an einer vertieften oder anderweitig unauffälligen Stelle angebracht werden, sodass die abnehmbare Geometrie nicht leicht zu erkennen ist oder ein Spezialwerkzeug zum Entfernen erfordert.
Figurenliste
Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, werden deren Besonderheiten in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und hier ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Absicht nicht darin besteht, die Erfindung auf die beschriebenen besonderen Ausführungsformen zu beschränken.

Die 17a bis 17c zeigen eine Ausführung in verschiedenen perspektivischen Ansichten.
Die 18a bis 18c zeigen die Funktion eines Schiebeschaltelements entsprechend der in 17a gezeigten Variante im Detail.
Die 19a und 19b zeigen die Variante aus 17a von der Seite und im Querschnitt mit vollständig geöffnetem Deckel.
Die 20a und 20b zeigen die Baugruppe aus 19a im Zustand mit geöffnetem Deckel.
Die 21a und 21b zeigen die Erfindung in der Variante aus 17b schräg von hinten in eingerasteter und ausgerasteter Stellung.
22 zeigt die Baugruppe aus 21b im Querschnitt.
Die 23a bis 24b zeigen das Zusammenwirken des Schutzdeckels und des Drehschaltelements in eingerasteter und ausgerasteter Position.
Die 25a und 25b zeigen die Erfindung entsprechend der in 17c gezeigten Variante von der Seite.
Die 26a und 26b zeigen die Ausführungsform der Erfindung gemäß 17c.
Die 27a und 27b zeigen eine besonders einfache Ausführung.
Die 28a und 28b zeigen das Zusammenwirken des Schutzdeckels und des installierten Schaltelements.
Die 29a und 29b zeigen das Zusammenwirken des Schutzdeckels (23) und des installierten Schaltelements.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 17a bis 17c zeigen eine Reihe von Varianten der vorliegenden Erfindung, wobei alle gezeigten Varianten mit einer nach dem Stand der Technik bekannten nichtlinearen Deckelfeder (11) ausgestattet sind, die bei vollständig geöffnetem Deckel bis zur Deckelblockierung (21) zwischen dem Schutzdeckel (23) und dem Steckdosengehäuse (25) einen stabilen oder instabilen statischen Zustand erzeugen kann.
In 17a ist die Baugruppe von hinten gekippt dargestellt, um das Schiebeschaltelement (32) sichtbar zu machen. In diesem Fall wird das Schiebeschaltelement (32) in eine Buchse im Steckdosengehäuse (25) geschoben, bis der eingebaute Rastschalter (36) gedrückt wird und in der Einbaulage mit dem Steckdosengehäuse (25) verrastet. Das Schiebeschaltelement (32) ist dann in eine blockierende Einrastposition oder eine nicht blockierende Ausrastposition bewegbar. Ein Schaltrastschalter (35) hält das Schiebeschaltelement (32) in der gewählten Position und verhindert, dass sich das Schiebeschaltelement (32) infolge von Stößen oder Vibrationen bewegt. Wenn sich das Schiebeschaltelement (32) in der nichtblockierenden Stellung befindet, sind die transienten Verriegelungsflächen (31) des Schaltelements (32) und des Verriegelungsbaugruppenteils, d. h. entweder das Steckdosengehäuse (25) oder der Schutzdeckel (23), nicht ausgerichtet und kollidieren daher nicht miteinander, wenn der Schutzdeckel (23) geöffnet wird und der Bewegungsbereich des Schutzdeckels (23) entweder nicht oder durch einen Satz permanenter Deckelblockierungen (21) begrenzt ist.
Die nichtlineare Deckelfeder (11) ist als einzelner Draht ausgeführt, der um die Vorderseite des Schutzdeckels (23) gebogen ist, sodass ein einzelnes gebogenes Teil den Schutzdeckel (23) von beiden Seiten belasten kann, um eine gleichmäßigere Belastung des Deckels zu erzeugen und um ein Biegen der Montageteile oder nicht komprimierter Bereiche der Deckeldichtung (24) aufgrund einer Kraft zu verhindern, die nur auf eine Seite des Deckels ausgeübt wird.
In 17b ist eine Variante der Erfindung, die mit einem Drehschaltelement (33) ausgestattet ist, schräg und von der Seite gezeigt. Der Schutzdeckel (23) befindet sich in der geschlossenen Stellung, und die Deckelfeder (11) ist als Druckfeder um eine zusammenklappbare Welle ausgeführt, die exzentrisch so ausgeführt ist, dass der Hebelarm zwischen der drehbaren Deckelachse (10) und der Wirkungslinie der Deckelfeder (11) beim Öffnen des Deckels abnimmt, wodurch die Schließkraft auf den Deckel in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel zwischen dem Schutzdeckel (23) und dem Steckdosengehäuse (25) abnimmt. Das Drehschaltelement (33) ist in der eingerasteten Position dargestellt, d. h. es ist so gedreht, dass die transiente Verriegelungsfläche (31) des Drehschaltelements (33) mit der transienten Verriegelungsfläche (31) des Schutzdeckels (23) ausgerichtet ist, die in diesem Fall auch die gleiche Geometrie der Deckelblockierung (21) auf dem Schutzdeckel (23) ist. Daher ist in der gezeigten Konfiguration die Drehung des Schutzdeckels (23) durch das Drehschaltelement (33) so begrenzt, dass der Deckel nicht in der Lage ist, seine stabile oder instabile offene Position zu erreichen und sich daher bei Freigabe sofort schließen würde.
17c zeigt eine Ausführung, bei der ein eingebauter Rastschalter (36) mit dem Steckdosengehäuse (25) in einer Weise zusammengebaut ist, die eine transiente Verriegelungsfläche (31) in der Bahn der Deckelblockierung (21) oder der transienten Verriegelungsfläche (31) des Steckdosendeckels (25) positioniert, wodurch die Drehung des Schutzdeckels (23) begrenzt und sein maximaler Öffnungswinkel verringert wird, solange der eingebaute Rastschalter (36) mit dem Rest des Produkts zusammengebaut ist. Der eingebaute Rastschalter (36) könnte natürlich auch auf dem Schutzdeckel (23) installiert werden, in diesem Fall würde er mit einer transienten Verriegelungsfläche (31) oder einer Deckelblockierung (21) auf dem Steckdosengehäuse (25) kollidieren.
Die 18a bis 18c zeigen die Funktion eines Schiebeschaltelements (32) entsprechend der in 17a gezeigten Variante im Detail.
In 18a ist das Schiebeschaltelement (32) in der ausgerasteten Stellung dargestellt, was bedeutet, dass die transienten Verriegelungsflächen (31) des Schutzdeckels (25) und die transienten Verriegelungsflächen (31) des Schiebeschaltelements (32) nicht fluchten und daher eine vollständige Öffnung des Schutzdeckels (25) bis zu seinem maximalen Öffnungswinkel ermöglichen würden. Das Schiebeschaltelement (32) wird durch den Schaltrastmechanismus (35) festgehalten, der in diesem Fall als verformbare Lasche auf dem Schiebeschaltelement (32) ausgeführt ist, die nicht durch die Geometrie des Steckdosengehäuses hindurchgehen kann, es sei denn, es wird genügend Kraft in der Verschieberichtung aufgebracht, um die Lasche des Schaltrastmechanismus (35) niederzudrücken.
In 18b ist das Schiebeschaltelement (32) in der eingerasteten Stellung dargestellt, was bedeutet, dass die transienten Verriegelungsflächen (31) des Schutzdeckels (25) und die transienten Verriegelungsflächen (31) des Schiebeschaltelements (32) aufeinander ausgerichtet sind und daher beim Öffnen des Schutzdeckels (25) kollidieren würden und dadurch dessen Öffnungswinkel begrenzen würden. Das Schiebeschaltelement (32) wird durch den Schaltrastmechanismus (35) festgehalten, der in diesem Fall als verformbare Lasche auf dem Schiebeschaltelement (32) ausgeführt ist, die nicht an der Geometrie des Steckdosengehäuses vorbeilaufen kann, es sei denn, es wird genügend Kraft in der Verschieberichtung aufgebracht, um die Lasche des Schaltrastmechanismus (35) niederzudrücken. Man beachte, dass sich im Vergleich zu 18a der Schaltrastmechanismus (35) auf der anderen Seite der Steckdosengehäusegeometrie befindet.
18c zeigt den gleichen Zusammenbau und Blickwinkel wie 18a, jedoch wird ein Querschnitt durch das Schiebeschaltelement (32) geschnitten, um die Geometrie zu zeigen, die die Bewegung und Verwendung einschränkt. Das Schiebeschaltelement (32) wird, wie in 18c gezeigt, von der rechten Seite in das Steckdosengehäuse eingebaut. Während des Einsetzens wird der eingebaute Rastschalter (36) automatisch niedergedrückt und nach Abschluss der Installation wieder gelöst. Ein Schaltblock (37) am Ende des zuerst eingeführten Schiebeschaltelements (32) verhindert, dass das Schiebeschaltelement (32) auf der anderen Seite des Steckdosengehäuses (25) ganz herausgeschoben wird, und ein Schaltblock (37) am eingebauten Rastschalter (36) verhindert, dass das Schiebeschaltelement (32) nach der Montage entfernt werden kann. Dadurch erhält das Schiebeschaltelement (32) eine unverlierbare Installation, und die Funktion des Schutzdeckels (23) kann jederzeit durch Verschieben des Schiebeschaltelements (32) von einer Position in die andere geändert werden. Man beachte, dass die Enden des Schiebeschaltelements (32) in beiden Positionen vertieft sind; dies stellt eine Benutzungsbedingung dar, die ein Werkzeug erfordert, um das Schiebeschaltelement (32) von einer Position in die andere zu bewegen; dieses Zugangsfenster könnte jedoch klein und unauffällig gemacht werden, wie z. B. ein Stiftloch, das ohne Spezialwerkzeug nicht leicht bemerkbar oder zugänglich wäre. Bei einer anderen Variante könnten die Enden des Schiebeschaltelements (32) aus dem Steckdosengehäuse (25) herausragen, sodass das Schiebeschaltelement (32) ohne Werkzeug von Hand bewegt werden könnte.
19a zeigt die Variante aus 17a für die Seite mit dem Deckel in vollständig geöffneter Position. Der Schutzdeckel (23) ist mit der Deckelblockierung (21) des Steckdosengehäuses (25) kollidiert, um einen stabilen oder instabilen statischen Öffnungszustand zu erreichen.
Dieser Aufbau ist in 19b mit einem Querschnitt durch die transiente Verriegelungsfläche (31) des Schutzdeckels (23) dargestellt. Es ist zu sehen, dass das Schiebeschaltelement (32) mit einem Schnitt oder einer Materialreduzierung geformt ist, die es der transienten Verriegelungsfläche (31) des Schutzdeckels (23) ermöglicht, sich zu drehen, ohne mit irgendeiner Geometrie zu kollidieren.
20a zeigt die Baugruppe aus 19a im geöffneten Zustand des Schutzdeckels, wobei sich das Schiebeschaltelement (32) in der eingerasteten Stellung befindet und die Drehung des Schutzdeckels (23) so begrenzt wurde, dass er sich beim Loslassen selbsttätig schließt. Die Deckelfeder (11) ist nicht dargestellt.
Dieser Aufbau ist in 20b mit einem Querschnitt durch die transiente Verriegelungsfläche (31) des Schutzdeckels (23) dargestellt. Man beachte, dass die transiente Verriegelungsfläche (31) des Schutzdeckels (23) mit der transienten Verriegelungsfläche (31) des Schiebeschaltelements (32) kollidiert ist, wodurch die Drehung und der maximale Öffnungswinkel des Schutzdeckels (23) begrenzt werden.
21a zeigt die Erfindung in der Variante aus 17b schräg von hinten mit dem Drehschaltelement (33) in der eingerasteten Stellung. Es ist zu erkennen, dass die transiente Verriegelungsfläche (31) des Drehschaltelements (33) mit der transienten Verriegelungsfläche (31) des Schutzdeckels (23) fluchtet und somit die Bewegung des Schutzdeckels (23) in dieser Konfiguration begrenzen würde. Das Drehschaltelement (33) ist von Hand nicht zugänglich, da es in einem Riss zwischen den Teilen der Baugruppe eingedrückt ist und mit einem Werkzeug von einer Position in die andere gedreht werden muss. Das Drehschaltelement (33) könnte auch mit einer Lasche versehen werden, die die Auswahl der Funktionen des Schutzdeckels (23) von Hand ermöglicht. Ein integrierter Wahlrastschalter (35) in Form einer auslenkbaren Geometrie verhindert das unerwünschte Drehen des Drehschaltelements (33), indem sie mit einem Satz von zwei oder mehr Vertiefungen im Drehschaltelement (33) zusammenwirkt.
21b zeigt die Baugruppe aus 21a mit dem Drehschaltelement (33) in der ausgerasteten Stellung. In diesem Fall ist die transiente Verriegelungsfläche (31) des Drehschaltelements (33) nicht mehr mit der transienten Verriegelungsfläche (31) des Schutzdeckels (23) ausgerichtet, und der Schutzdeckel (23) kann sich frei öffnen, bis der Winkel, unter dem die Deckelblockierungen (21) kollidieren, die Funktion der stabilen oder instabilen Zustände des Öffnens der Deckel ermöglicht.
22 zeigt den Zusammenbau von 21b im Querschnitt, um zu zeigen, dass sich das Drehschaltelement (33) durch den Zusammenbau des Schutzdeckels (23) mit dem Steckdosengehäuse (25) in einem nicht verlierbaren Zustand befindet.
Die 23a und 23b zeigen das Zusammenwirken des Schutzdeckels (23) und des Drehschaltelements (33) in den Zuständen mit geöffnetem Deckel und ausgerücktem Drehschaltelement (33).
Die 24a und 24b zeigen das Zusammenwirken des Schutzdeckels (23) und des Drehschaltelements (33) bei geöffnetem Deckel und eingeschaltetem Drehschaltelements (33).
25a und 25b zeigen die Erfindung entsprechend der in 17c gezeigten Variante von der Seite, wobei sich 25b in vormontiertem Zustand befindet. Bei der gezeigten Variante ist das eingebaute Schaltelement (34) mit einem Stift fixiert, dies könnte jedoch durch jedes vorübergehende oder dauerhafte Mittel wie Niete, Kleber oder Schraube erreicht werden.
Die 26a und 26b zeigen die Ausführungsform der Erfindung nach 17c, wobei in 26a das eingebaute Schaltelement (34) nicht montiert oder implementiert ist und in 26b verwendet wird. Man beachte den Unterschied in den Öffnungswinkeln des Schutzdeckels (23), je nachdem, ob das eingebaute Schaltelement (34) in Gebrauch ist oder nicht.
Die 27a und 27b zeigen eine besonders einfache Ausführung der Erfindung, bei der das eingebaute Schaltelement (34) ein Stift ist. 27b zeigt das eingebaute Schaltelement (34) vor der Montage. Durch eine Durchgangsbohrung kann das eingebaute Schaltelement (34) mit einem Werkzeug beliebig entfernt werden. Wird das eingebaute Schaltelement (34) jedoch in eine Durchgangsöffnung gesteckt oder eingeklebt, ist es nicht mehr entfernbar. Eingebaute Schaltelemente (34) haben auch den Vorteil, dass der Kunde, falls er nicht die Möglichkeit haben möchte, die Funktionalitäten des Schutzdeckels (23) auszuwählen, die Baugruppe auch ohne eingebautes Schaltelement (34) bestellen kann und ihm dadurch keine zusätzlichen Kosten entstehen.
Die 28a und 28b zeigen das Zusammenwirken des Schutzdeckels (23) und des eingebauten Schaltelements (34) in der gleichen Ausführungsform wie die 27a und 27b im zusammengebauten Zustand mit geöffnetem Deckel und eingebautem Schaltelement (34). Es ist zu beachten, dass die transienten Verriegelungsflächen des Schutzdeckels (23) mit dem eingebauten Schaltelement (34) kollidieren.
Die 29a und 29b zeigen das Zusammenwirken von Schutzdeckel (23) und eingebautem Schaltelement (34) in der gleichen Ausführung wie die 27a und 27b im unbenutzten Zustand mit geöffnetem Deckel und eingebautem Schaltelement (34). Es ist zu beachten, dass die transienten Verriegelungsflächen des Schutzdeckels (23) durch das eingebaute Schaltelement (34) nicht behindert werden und in den Raum ragen, der von dem eingebauten Schaltelement (34) eingenommen würde, wenn es montiert worden wäre.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Diebstahlsicherungen für elektrische Steckverbindungen. Die elektrischen Steckverbindungen zwischen einem Zugfahrzeug und seinem Anhänger werden fast immer an der Außenseite der beiden Fahrzeuge verstaut, z. B. freiliegend unter der Stoßstange eines PKWs oder hinter dem Fahrerhaus eines Sattelschleppers. Dies ermöglicht die Manipulation oder Sabotage von Steckverbindungen oder im Falle von Verlängerungskabeln, die an beiden Enden mit einer elektrischen Steckverbindung verbunden sind, den Diebstahl des gesamten Verbindungskabels.
Stand der Technik
US 7 160 137 B1 zeigt eine Steckverbindung für den elektrischen Anschluss von elektronischen Geräten. Ein Paar von niederdrückbaren Haken am Ende einer hebelartigen Struktur verriegelt mit Fenstern oder Einschnitten in der Gegenkomponente, wobei ein Verriegelungssystem das Niederdrücken der hebelartigen Struktur verhindert, wenn ein Diebstahlschutzsystem wie ein Kombinationsschloss oder ein integriertes schlüsselbetätigtes Schloss oder ein Fingerabdrucklesegerät in Eingriff ist.
In US 8 025 526 B1 wird eine Verriegelungshalterung für einen Ladestecker gezeigt. Die Halterung verriegelt den Ladestecker, sofern der Stecker nicht mit Strom versorgt wird, sodass eine elektronische Einheit wie eine Ladestation für Elektroautos den Stecker erst freigeben muss, damit er aus der Halterung entfernt werden kann. Auf diese Weise wird eine Manipulation oder ein Missbrauch des Steckers und des Kabels verhindert, es sei denn, der Benutzer des Steckers wurde als autorisierter Benutzer der Ausrüstung verifiziert.
Wie in der US 8 016 604 B2 dargestellt, ist nach dem Stand der Technik auch ein Verriegelungsmechanismus bekannt, der das Drücken eines Knopfes verhindert. Bei dieser Vorrichtung blockiert oder löst die Position einer Verriegelungsöffnung oder einer kodierten Vorrichtung eine niedergedrückte Daumentaste, die wiederum die Freigabe eines Ladesteckers aus seiner Buchse ermöglicht. Der Verriegelungsmechanismus kann auch durch die Zündung eines Ladefahrzeugs oder andere elektronische Mittel aktiviert werden.
JP 3911142 B2 zeigt eine elektrische Steckverbindung, die mit einem Verriegelungshebel ausgestattet ist, wobei der Verriegelungshebel mit einer Rastgeometrie auf einer der Steckverbindungsseiten zusammenwirkt, um ein ungewolltes Lösen der elektrischen Verbindung zu verhindern.
ISO 12098:2004-02 beschreibt ein genormtes Verbindungssystem für Sattelschlepper, das einen drehbaren Verriegelungshebel mit einer Rolle aufweist, die über eine Auflagefläche auf der gegenüberliegenden Verbindungsseite gepresst wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Verbindung nicht versehentlich getrennt wird, und die Dichtungen werden zusammengedrückt, um eine verbesserte Abdichtung des verbundenen Systems zu erreichen.
US 4 036 396 A zeigt einen Deckel für eine elektrische Anschlussdose, wobei das Gehäuse und der drehbare Deckel im geschlossenen Zustand des Deckels mit fluchtenden Löchern versehen sind, sodass ein Vorhängeschloss durch die fluchtenden Löcher geführt und verriegelt werden kann, um den Zugang zur Anschlussdose zu begrenzen.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektrische Steckverbindungen mit einem drehbaren Verriegelungshebel, wie sie aus dem ISO 12098:2004-02-Verbindungssystem bekannt sind. Die vorliegende Erfindung verhindert den Diebstahl von Verbindungskabeln, Manipulationen und beschränkt die Entriegelung elektrischer Steckverbindungen durch Unbefugte sicher und wirtschaftlicher als der Stand der Technik. Zusätzlich macht die Entfernung des Diebstahlschutzsystems das Anschlusssystem unbrauchbar.
Nach einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Steckverbindung mit einem Gehäuse, einem drehbaren Deckel und/oder einem beweglichen Verriegelungsmechanismus, wobei die Steckverbindung mit einer Diebstahlsicherung ausgestattet ist, sodass die Bewegung des drehbaren Deckels und/oder des beweglichen Verriegelungsmechanismus durch ein bewegliches oder entfernbares Verriegelungsteil behindert werden kann, das mit dem drehbaren Deckel und/oder der beweglichen Verriegelungsmechanismus so verriegelt wird, dass eine Trennung eines elektrischen Steckverbindungspaares nicht möglich ist, wenn die Diebstahlsicherung aktiviert ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung weist eine elektrische Steckverbindung auf, wobei der bewegliche Verriegelungsmechanismus eine drehbare Verriegelungsschelle, ein Drehbajonettring, eine verschiebbare Bajonettvorrichtung oder ein Verriegelungsring mit Gewinde ist. In einigen Fällen ist die bewegliche Verriegelungsvorrichtung ein integraler Bestandteil des Verbindungssystems, und das Entfernen oder Beschädigen dieses Bauteils verhindert entweder die Verbindung des Verbindungssystems oder verhindert das Aussehen des Verbindungssystems, was wiederum die Leistung des Verbindungssystems, an dem herumgepfuscht wurde, drastisch verschlechtern würde.
In einer besonders wirtschaftlichen Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das bewegliche Verriegelungsteil eine lösbare oder nicht lösbare Schraube mit einem Standard- oder Spezialschraubprofil. Diese Schraube kann entweder in die bewegliche Verriegelungsvorrichtung oder in den drehbaren Schutzdeckel oder in das Gehäuse einer elektrischen Steckverbindung eingebaut werden, um die Bewegung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung oder des drehbaren Schutzdeckels zu blockieren. Wenn sie in Kombination mit einem Verbindungssystem eingesetzt wird, bei dem das Verriegelungssystem zwischen den beiden Steckverbindungshälften auf einem Haken oder einer Hinterschneidung an Buchsendeckel beruht, die den Stecker in der eingesteckten Position hält, ist eine Verriegelungsposition des Deckels in dieser verriegelten Position besonders nützlich, um sicherzustellen, dass das Verbindungspaar nicht ausgerastet ist. Während Drehschutzdeckel für elektrische Steckdosen, die in der geschlossenen Stellung verriegeln, aus dem Stand der Technik bekannt sind, z. B. US 4 036 396 A , sind Drehschutzdeckel, die ein Mittel zur Verriegelung in einer offenen oder teilweise geöffneten Stellung bieten, um einen verriegelten Zustand eines Steckerpaares zu sichern, nicht bekannt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine elektrische Steckverbindung, bei der eine Verriegelungsfläche als Schraube über den gesamten Bewegungsbereich des drehbaren Deckels und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung eine nicht eingerastete Position des beweglichen Verriegelungsteils aufrechterhält, um eine Blockierung der Bewegung des drehbaren Deckels und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung zu verhindern. Die Verriegelungsfläche ist besonders wichtig, um die uneingeschränkte und ungehinderte Bewegung der Verriegelungsvorrichtung zu gewährleisten, wenn das bewegliche Verriegelungsteil nicht in Eingriff ist. Vor allem dann, wenn es sich bei dem beweglichen Verriegelungsteil um eine einfache Geometrie wie eine Sicherungsschraube oder ein ähnliches Teil handelt, das in einem Bewegungsbereich so gefangen ist, dass es nicht verlierbar ist, seine Position im nicht verriegelten Zustand jedoch undefiniert bleibt. Das Klappern und/oder die unbeabsichtigte Bewegung des beweglichen Verriegelungsteils darf nicht dazu führen, dass die Bewegung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung verhindert oder gehemmt wird, da sonst die Funktion des Systems beeinträchtigt würde oder die einfache Handhabung des Verbindungssystems stark beeinträchtigt würde, weil der Benutzer die Position des beweglichen Verriegelungsteils während des Einsatzes der beweglichen Verriegelungsvorrichtung sicherstellen müsste.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, bei der eine Feder als Schraube über den gesamten Bewegungsbereich des drehbaren Deckels und/oder einer beweglichen Verriegelungseinrichtung die Nichteinrastposition des beweglichen Verriegelungsteils aufrechterhält, um eine Blockierung der Bewegung des drehbaren Deckels und/oder einer beweglichen Verriegelungseinrichtung zu verhindern. Diese Konfiguration verhindert auch, dass das bewegliche Verriegelungsteil die Betätigung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung verhindert, indem eine Vorspannkraft auf das bewegliche Verriegelungsteil ausgeübt wird, die es aus seiner Eingriffsposition wegdrückt, sodass es nicht mit der Geometrie für seine Fixierung in der Eingriffsposition oder einer anderen Geometrie kollidiert, wenn die bewegliche Verriegelungsvorrichtung von ihrer entriegelten in ihre verriegelte Position gebracht wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der das bewegliche Verriegelungsteil durch ein Schloss betätigt wird, das durch Zusammenbau, Einpressen, Umspritzen oder andere dauerhafte Mittel in das Gehäuse integriert ist. Ein integriertes Schloss hat den Vorteil, dass es nicht verlierbar und schwer zu entfernen ist, ohne den Steckverbindung zu zerstören. Darüber hinaus kann der Eigentümer des Kabels oder Fahrzeugs bestimmen, wer das Kabel entfernen kann, sodass z. B. bei einem Kabel nach ISO 12098:2004-02, bei dem beide Enden des Kabels mit einem Stecker versehen sind, die Fahrzeugseite des Steckers verriegelt werden könnte, während die Anhängerseite des Steckers unverriegelt bleibt. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass der Fahrer des Lastkraftwagens oder der Benutzer des Geräts das Kabel mit einem entriegelten Kabelende an mehrere Anhänger anschließen kann, die Zugfahrzeugseite des Kabels jedoch vom Eigentümer verriegelt werden kann, um Diebstahl zu verhindern oder um zu verhindern, dass der Fahrer das Kabel auf einem Anhänger vergisst, der möglicherweise von einem anderen Lastkraftwagen abgeschleppt wird oder einer anderen Einheit, Firma oder Person gehört.
Eine besonders wirtschaftliche Ausführung der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der das bewegliche Verriegelungsteil eine Überfalle ist, deren Bewegung mit einer feststehenden Öse verriegelt wird, und die Bewegung der Überfalle durch die Anbringung eines Vorhängeschlosses jeder Art behindert werden kann. Vorhängeschlösser sind zwar umständlich und verlustanfällig, haben aber den Vorteil, dass sie in einer Notsituation, z. B. bei Schlüsselverlust, mit Standardwerkzeugen weggeschnitten werden können.
Eine besonders robuste Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der das bewegliche Verriegelungsteil zwischen der Verriegelungsgeometrie der Steckverbindungshälften und der Drehachse des drehbaren Deckels und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung so positioniert ist, dass eine gewaltsame Entfernung des beweglichen Verriegelungsteils zu einer Funktionsverschlechterung, Zerstörung oder Nichtverwendbarkeit des drehbaren Deckels und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung führt. Beispielsweise kann bei einem drehbaren Bügel, wie dem Verriegelungshebel des Systems ISO 12098:2004-02, eine Sicherheitsschraube oder ein anderes bewegliches Verriegelungsteil an der beweglichen Verriegelungsvorrichtung, in diesem Fall dem Verriegelungshebel des Verbindungssystems, zwischen der Drehachse des Verriegelungshebels und der unterschnittenen Geometrie des Verriegelungshebels so angebracht werden, dass, wenn das bewegliche Verriegelungsteil weggeschnitten wird, der Verriegelungshebel ebenfalls in mehr als ein Stück geschnitten wird, wodurch er unbrauchbar wird.
In einer weiteren Ausführung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der der bewegliche Verriegelungsteil eine abnehmbare oder nicht verlierbare Mutter mit einem Standard- oder Spezial-Antriebsprofil ist, die mit einem Gewinde- oder bajonettähnlichen Bolzen zusammenwirkt, der am Gehäuse, einem Schutzdeckel oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung befestigt ist. Abhängig von der Geometrie und der Bewegung der Teile, die miteinander verriegelt werden sollen, um sicherzustellen, dass der Verbindungszustand erhalten bleibt, kann eine spezielle oder normale Mutter vorteilhafter sein als eine Schraube, wobei das Entfernen der Mutter optional durch ein spezielles Antriebsprofil eines ungewöhnlichen oder speziell konstruierten Werkzeugs begrenzt werden könnte.
Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Steckverbindung, bei der die Mutter mit einer Versenkung oder Vertiefung zusammenwirkt, um die Bewegung des drehbaren Deckels und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung zu verhindern, da die Versenkung oder eine andere Blockiergeometrie verhindern würde, dass der Bolzen, an dem die Mutter befestigt ist, abgeschnitten oder die Spezialmutter von einer Zange oder einem anderen Greifwerkzeug gegriffen wird.
Eine weitere Ausführung umfasst eine elektrische Steckverbindung, wobei der bewegliche Verriegelungsteil in eine Eingriffsposition federbelastet ist, sodass die Diebstahlsicherung immer dann eingreift, wenn der drehbare Deckel und/oder eine bewegliche Verriegelungsvorrichtung in die Eingriffsposition bewegt wird, und ein Lösen der Diebstahlsicherung erforderlich ist, um den drehbaren Deckel und/oder eine bewegliche Verriegelungsvorrichtung aus der Eingriffsposition zu bewegen. Diese Art der Verriegelungsvorrichtung ist dann wünschenswert, wenn das Schloss bei jedem Zusammenstecken des Steckverbindungspaares aktiviert werden soll. Das Schloss rastet automatisch ein, sobald die Translations- oder Rotationsbewegung der beweglichen Verriegelungsteile nicht behindert wird, und das Zurückziehen des beweglichen Verriegelungsteils zur Beseitigung der geometrischen Verriegelungen, die die Bewegung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung verhindern, ist nur mit einem Spezialwerkzeug wie einem Draht, einem Haken, einem Schraubenschlüssel oder einem Schlüssel möglich.
Figurenliste
Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, werden deren Besonderheiten in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und hier ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Absicht nicht darin besteht, die Erfindung auf die beschriebenen besonderen Ausführungsformen zu beschränken.

Die 30a bis 30c zeigen eine Ausführung von der Seite über den Verbindungsprozess.
Die 31a bis 31b zeigen ein Detail der Diebstahlsicherung im ausgekuppelten und eingekuppelten Zustand.
32 zeigt einen Querschnitt durch die Diebstahlsicherung im eingekuppelten Zustand.
Die 33a bis 33c zeigen ein Detail der Diebstahlsicherung im ausgekuppelten Zustand über den Auskuppelvorgang der beweglichen Verriegelungsvorrichtung.
34 zeigt eine Ausführung mit einem Aufsatz für externe Verriegelung von der Seite.
35 zeigt eine Ausführungsform mit ineinandergreifender Geometrie auf dem drehbaren Deckel im Querschnitt von der Seite.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 30a bis 30c zeigen eine Ausführung der Erfindung über den Verriegelungsvorgang der beiden Steckverbindungseiten.
In 30a ist die Buchsenseite des Anschlusspaares mit einem drehbaren Deckel (39) versehen, der entweder vom Anwender offengehalten oder nach dem Stand der Technik in einen stabilen oder instabilen statischen Zustand geöffnet wird. Die Steckerseite der Verbindung ist mit einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) ausgestattet, die beim Einstecken des Steckers vom Benutzer offengehalten wird. Die Diebstahlsicherung (41) ist als Sicherheitsschraube ausgebildet, die mit einem gewindefreien Abschnitt des Schraubenschaftes unter dem Kopf der Sicherheitsschraube in die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) eingebaut wird, und wenn sich die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) in der geschlossenen Stellung befindet, kann das Verriegelungsteil (42), d. h. die Sicherheitsschraube, in eine Buchse im Gehäuse (38) des Steckers eingeschraubt werden.
30b zeigt die Montage aus 30a nach dem Einstecken des Steckers in die Buchse. Der drehbare Deckel (39) ist entweder vom Benutzer losgelassen worden oder er hat sich auf der Steckerseite der Verbindung automatisch geschlossen, ist aber noch keineswegs verriegelt. Eine optionale Federvorspannung in Richtung auf die geschlossene Stellung des Deckels kann den Deckel gegen die Oberseite des Steckers halten, der für eine Aufnahmegeometrie des drehbaren Deckels (39) ausgerüstet sein kann oder auch nicht. Die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) ist im geöffneten Zustand dargestellt, da der Benutzer die Verriegelungsgeometrie (43) noch nicht geschlossen hat.
In 30c ist die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) in die geschlossene Position gebracht worden, und die beiden Steckerhälften sind nun zusammengesteckt, die Dichtungen sind zusammengedrückt, und die Steckerseiten werden sich bei normalem Gebrauch nicht spontan trennen. Man beachte, dass die Verriegelungsgeometrie (43) als eine zylindrische Lagerfläche am Steckdosengehäuse, der Teil der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40), der über diese zylindrische Lagerfläche gelaufen ist, und der Bereich der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) und der Steckergehäuseteile, die als Drehachse und Fixierung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) wirken, ausgebildet ist. Die Verriegelungsgeometrie (43) ist definiert als die gesamte Geometrie, die erforderlich ist, damit die beiden Steckerseiten im gesteckten Zustand bleiben. In diesem Fall handelt es sich um die oben genannten Geometrien. Wäre der Verriegelungsmechanismus jedoch beispielsweise eine Bajonett-Drehvorrichtung, dann würde die Verriegelungsgeometrie (43) aus dem Bajonettring, den Laschen auf der gegenüberliegenden Steckverbindungsseite und der Auflagefläche der Bajonettringdrehung bestehen.
Die in den 30a bis 31b dargestellten Verbindungsschritte sind analog zu anderen Arten von Verriegelungsvorrichtungen wie Drehbajonettringen, Schiebebajonettvorrichtungen, Schraubringen oder einem verriegelnden drehbaren Deckel (39) mit einer Verriegelungsgeometrie (43) zwischen dem drehbaren Deckel (39) und dem Stecker, wobei der drehbare Deckel (39) selbst mit der Diebstahlsicherung (41) ausgestattet wäre, um seine Bewegung zu verhindern, die die gesteckte Steckverbindung freigeben würde.
Die 31a und 31b zeigen ein Detail der Diebstahlsicherung (41) im ausgekuppelten bzw. eingekuppelten Zustand.
In 31a ist die Diebstahlsicherung (41) nicht eingerastet. Das Verriegelungsteil (42) ist als Sicherungsschraube ausgeführt, d. h. eine Schraube, die zum Anziehen oder Lösen ein Spezialwerkzeug benötigt. Zwischen der Unterseite des Schraubenkopfes und der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) besteht ein Zwischenraum, und der Gewindeschaft des Verriegelungsteils (42) ist nicht verriegelt oder in den Gewindeeinsatz (45) eingesetzt. In dieser Konfiguration könnte die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) wieder geöffnet werden und die Steckverbindungshälften könnten getrennt werden.
In 31b ist die Diebstahlsicherung (41) eingeschaltet. Das Verriegelungsteil (42) ist als Sicherungsschraube ausgeführt, ist gegen die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) angezogen, und der Gewindeschaft des Verriegelungsteils (42) ist nicht verriegelt oder in den Gewindeeinsatz (45) eingesetzt, der durch Umspritzen, thermische oder Ultraschall-Einbettung oder Kleben fest mit dem Gehäuse (38) des Steckers verbunden ist. In dieser Konfiguration kann die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) nicht wieder geöffnet werden und die Steckverbindungshälften können nicht getrennt werden, bis die Diebstahlsicherung (41) gelöst und das Verriegelungsteil (42) aus dem Gewindeeinsatz (45) oder einer anderen Aufnahmegeometrie herausgezogen wird. Ähnlich verriegeln andere Formen von Verriegelungsteilen (42), wie z. B. drehbare Platten, die mit einem schlüsselbetätigten Schloss verbunden sind, das in eines der Gehäuse (38) integriert oder darin eingebaut ist, mit der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) derart, dass ihre Bewegung in die geschlossene oder offene Stellung blockiert oder behindert wird.
32 zeigt einen Querschnitt durch die Diebstahlsicherung (41) im eingerasteten Zustand. Man beachte, dass sich das Gehäuse (38) des Steckers bis direkt unter die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) erstreckt, sodass die Vorspannung des als Sicherungsschraube ausgeführten Verriegelungsteils (42) direkt auf das Gehäuse (38) des Steckers übertragen werden kann. Auf diese Weise bewirkt die Vorspannung der Schraube mit Hilfe eines Spezialwerkzeugs, dass das zu ihrer Entfernung erforderliche Drehmoment zu hoch ist, um von Hand oder mit Greifwerkzeugen entfernt werden zu können. In einer alternativen Ausführung könnte der Gewindeeinsatz (45) mit einem Boden in der Gewindebohrung versehen werden, um den Aufbau eines Vorspanndrehmoments zwischen dem Verriegelungsteil (42) und dem Gewindeeinsatz (45) ohne Belastung, aber unter geometrischer Blockierung der Bewegung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) zu ermöglichen. In einer anderen alternativen Ausführung kann der Kopf des Verriegelungsteils (42), der als Sicherheitsschraube einer Mutter ausgeführt ist, in der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) versenkt werden, sodass er nicht gegriffen oder abgeschnitten werden kann, ohne die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) zu beschädigen.
Die 33a bis 33c zeigen die Funktion der Verriegelungsfläche (44), um die Bewegung des Verriegelungsteils (42) während der Bewegung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) zu begrenzen.
33a zeigt die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) in der geschlossenen Position, das Verriegelungsteil (42) ist jedoch im ausgerasteten Zustand dargestellt. Obwohl die gegenüberliegende Steckverbindungseite der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, ist die Verriegelungsgeometrie (43) eingekreist. Daraus lässt sich ableiten, dass, wenn einer der als Verriegelungsgeometrie (43) bezeichneten eingekreisten Bereiche entfernt würde, die Verriegelung der beiden Steckverbindungseiten im gesteckten Zustand nicht möglich wäre. Dies ist wichtig, weil bei einer besonders wirksamen Ausführung der Erfindung die Diebstahlsicherung (41) und/oder das Verriegelungsteil (42) und/oder die Buchse für das Verriegelungsteil so angeordnet ist, dass ein Entfernen oder Durchtrennen der Diebstahlsicherung (41) zwei oder mehrere Bereiche der Verriegelungsgeometrie (43) trennen und damit die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) des Verbindungssystems unbrauchbar machen würde.
In 33b ist die Diebstahlsicherung (41) aus der gleichen Ansicht und unter den gleichen Bedingungen wie in 33a dargestellt, jedoch im Querschnitt, um die Verriegelungsfläche (44) näher zu zeigen. Es ist zu erkennen, dass im ausgekuppelten Zustand der Diebstahlsicherung (41) das Verriegelungsteil (42) weder in den Gewindeeinsatz (45) noch in das Gehäuse (38) ragt. Daher wird die Bewegung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) durch die Diebstahlsicherung (41) nicht behindert oder verhindert. Das Verriegelungsteil (42) würde bei einigen Ausführungen eine vorübergehende Einführungskraft oder eine andere Bewegung erfordern, um seine Wechselwirkung oder Einführung mit der Buchse zu beginnen. Im Falle der in dieser Figur gezeigten Ausführung erfordert das als Sicherheitsschraube ausgeführte Verriegelungsteil (42) eine Drehbewegung, um seine Einführung mit dem Gewindeeinsatz (45) zu beginnen. Falls das Verriegelungsteil (42) seine Einbringung mit dem Gewindeeinsatz (45) oder einer anderen Aufnahmegeometrie versehentlich oder durch Vibrationen beginnt, ist kein Vorspanndrehmoment vorhanden und das als Sicherheitsschraube ausgeführte Verriegelungsteil (42) könnte von Hand abgeschraubt und gelöst werden. Andere Lösungen, um ein unbeabsichtigtes Eingreifen des Verriegelungsteils (42) zu verhindern, umfassen eine leichte Verformung der Gewindegeometrie, sodass das anfängliche Eingreifen der Teile eine absichtliche Kraft erfordert, eine Abschrägung in dem Gewindeeinsatz (45) oder einem anderen Aufnahmeteil, sodass ein teilweises Eingreifen des Verriegelungsteils (42) durch die Bewegung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) korrigiert wird, eine leichte Fehlausrichtung der Mittelachse des Verriegelungsteils (42) und des Gewindeeinsatzes (45) oder eines anderen Aufnahmeteils, sodass eine absichtliche Kraft oder ein Kippen der Teile erforderlich ist, um sie zu verriegeln. Alternativ könnte eine Feder zwischen dem Verriegelungsteil (42) und der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) so angeordnet werden, dass eine Vorspannung auf das Verriegelungsteil (42) wirkt, um es in seine ausgerückte Position zu drücken, und diese Federkraft überwunden werden müsste, um das Verriegelungsteil (42) in seine eingerastete Position zu bewegen. Bei einer alternativen Ausführung wird das Verriegelungsteil (42) durch eine Feder in seine Blockierstellung vorgespannt, und es ist ein Spezialwerkzeug erforderlich, um es aus seiner Buchse zu lösen. Auf diese Weise könnte die Diebstahlsicherung (41) so konstruiert sein, dass sie jedes Mal einrastet, wenn die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) in ihre Verriegelungsstellung bewegt wird, es sei denn, es wurde zuvor eine Blockiermaßnahme ergriffen, wie das Positionieren eines Schaltelements oder das Schieben oder Drehen eines Blocks in die Bewegung des Verriegelungsteils (42), um ein Einrasten der Diebstahlsicherung (41) zu verhindern.
In 33c ist die Diebstahlsicherung (41) aus der gleichen Ansicht wie in 33a dargestellt, jedoch im Querschnitt, um die Verriegelungsfläche (44) näher zu zeigen, und die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) ist in geöffneter Stellung dargestellt. Man beachte, dass sich das Verriegelungsteil (42) mit der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) bewegt hat und dass über den gesamten Bewegungsbereich der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) die Verriegelungsfläche (44) die ausgerückte Position des Verriegelungsteils (42) beibehält. Dies ist von kritischer Bedeutung, da sonst der Benutzer oder Bediener der Steckverbindung die Position des Verriegelungsteils (42) über der Bewegung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) beibehalten müsste, um eine Blockierung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) durch Kollision des Verriegelungsteils (42) mit seiner Buchse, d. h. dem Gewindeeinsatz (45) oder einer anderen Geometrie, die die Bewegung des Verriegelungsteils (42) bei Eingriff der Diebstahlsicherung (41) begrenzt, zu verhindern. In alternativer Form könnte die Verriegelungsfläche (44) schräg sein, damit sich das Verriegelungsteil (42) in der offenen Position der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) frei bewegen kann, aber die abgewinkelte Verriegelungsfläche (44) würde das Verriegelungsteil (42) in seine ausgerückte Position schieben, wenn die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) in ihre geschlossene Position bewegt wird.
34 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei ein externes Schloss (48) zur Sicherung der Diebstahlsicherung (41) und damit zur Verhinderung des unbefugten Öffnens der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) eingesetzt werden kann. Bei dieser besonderen Ausführung weist das Gehäuse (38) des Steckers eine integrierte eingebettete oder anderweitig nicht entfernbare Öse auf, und die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) ist mit einer relativ zur beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) oder anderen Teilen beweglichen Lasche (47) ausgestattet, die, wenn sie über die Öse verriegelt oder mit einer anderen Geometrie des Gehäuses (38) oder der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) ausgerichtet ist, die Befestigung eines externen Schlosses (48) durch mehr als ein Teil ermöglicht. Diese Teile, die durch das externe Schloss (48) befestigt werden, könnten ein beliebiges Paar von mehreren beweglichen Teilen sein, die bewegt werden müssen, um das Steckverbindungspaar außer Eingriff zu bringen, zum Beispiel das Gehäuse (38) einer der Steckverbindungseiten und die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) oder das Gehäuse (38) und der drehbare Deckel (39) oder der drehbare Deckel (39) und die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40). Das Scharnier (46) und/oder die Überwurfklappe kann an jedem der Montageteile wie dem Gehäuse (38), der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) oder dem drehbaren Deckel (39) befestigt werden, wobei die Bewegung des Scharniers (46) die ungehinderte Bewegung der beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) durch Bewegen der Überwurfklappe (47) ermöglicht, um eine Blockierung zu verhindern.
35 zeigt eine seitliche Ausführung der Erfindung im Querschnitt, um einen drehbaren Deckel (39) mit integrierter Verriegelungsgeometrie (43) darzustellen. Die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) ist in geschlossener Stellung dargestellt, aber wenn die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) ausgerückt würde, müsste die Verriegelungsgeometrie (43), die in den drehbaren Deckel (39) integriert ist, noch bewegt werden, um den Stecker aus der Buchse zu entfernen. Dies veranschaulicht die Verwendung der Diebstahlsicherung (41), wenn sie direkt an dem drehbaren Deckel (39) verwendet wird. Wenn die Bewegung des drehbaren Deckels (39) durch das Verriegelungsteil (42) verhindert oder behindert wird, kann der drehbare Deckel (39) nicht angehoben oder weiter in Richtung geöffnete Stellung gedreht werden, um die Verriegelungsgeometrie (43) aus dem Weg des Gehäuses (38) der aktivierten Steckverbindungsseite zu bewegen, und daher können die Steckverbindungsseite mit dem drehbaren Deckel (39) und die Steckverbindungsseite ohne den drehbaren Deckel (39) nicht getrennt werden, bis die Diebstahlsicherung (41) deaktiviert wurde.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckverbindung, bei der ein oder mehrere elektrische Kontakte in einem Kernkörper aus einem elastischen Material umspritzt sind, wobei die erste elastische Umspritzung in ein Werkzeug gelegt und in einem zweiten Umspritzvorgang in einem harten Material umspritzt wird, wodurch eine Baugruppe mit einem weichen Dichtungskern und einem harten äußeren einteiligen Gehäuse geschaffen wird, um ein Endprodukt zu schaffen, das nicht zerlegt werden kann und weniger Teile und weniger Zeit beim Zusammenbau erfordert, als nach dem Stand der Technik bekannt ist.
Stand der Technik
US 3 182 278 A zeigt eine elektrische Steckverbindung, bei der eine Reihe von elektrischen Kontakten von einem Gummi-Isolierteil umhüllt ist. Dieses Isolierteil ist in ein mehrteiliges Gehäuse aus harten Materialien eingebaut.
In JP 5480278 B2 wird ein Satz elektrischer Kontakte in Hartplastik umspritzt und dann mit einem weiteren harten Gehäuseteil zusammengebaut, um einen Satz variabler Geometrien herzustellen, die normalerweise nicht herstellbar wären.
US 3 487 353 A zeigt eine elektrische Steckverbindung für den Unterwassereinsatz, bei der das Innenvolumen eines zusammengesetzten Gummigehäuses mit einem Hartharz gefüllt ist, um die elektrischen Kontakte an ihrem Platz zu fixieren.
In US 3 945 708 A wird ein Satz elektrischer Kontakte in ein Hartplastikgehäuse eingebaut und dann in einem zweiten Prozess umspritzt, wobei das Umspritzmaterial daran gehindert wird, in das von den Gehäuseteilen für die elektrischen Kontakte reservierte Volumen einzudringen. Diese Erfindung ist spezifisch für eine harte Umspritzung, weiche Niederdruckumspritzungen dieser Art sind jedoch nach dem Stand der Technik gut bekannt.
EP 1 998 411 A2 zeigt eine Reihe von elektrischen Kontakten, die jeweils von einer elastischen Hülse umschlossen sind und anschließend in einer Hartplastikumspritzung umspritzt werden, um im Endprodukt flexibel und leicht beweglich zu bleiben.
In US 8 136 279 B1 wird ein Dichtungsprofil an ein Hartplastik-Gehäuseteil angeformt, um eine Dichtungsgeometrie zu erzeugen. Dieser Dichtungstyp ist nach dem Stand der Technik gut bekannt und wird auch in Kombination mit Hartplastik-Umspritzteilen zur Fixierung von elektrischen Kontakten eingesetzt.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektrische Steckverbindungen mit einem oder mehreren elektrischen Kontakten, die in einem Kernkörper aus einem elastischen Material umspritzt wurden, wobei die erste elastische Umspritzung in ein Werkzeug gelegt und in einem zweiten Umspritzvorgang in hartem Material umspritzt wird, wodurch eine Baugruppe mit einem weichen Dichtungskern und einem harten äußeren einteiligen Gehäuse geschaffen wird, um ein Endprodukt zu schaffen, das nicht zerlegt werden kann und weniger Teile und weniger Zeit bei der Montage benötigt als das, was nach dem Stand der Technik bekannt ist.
Eine Ausführung der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, die einen Kernkörper mit einem oder mehreren elektrischen Kontakten und eine erste Umspritzung aus einem elastischen Material aufweist, wobei der Kernkörper in einer zweiten Umspritzung aus einem starren Material befestigt ist. Diese Gehäusekonstruktion hat viele Vorteile, z. B. kann die harte zweite Umspritzung die gesamte Verriegelungsgeometrie enthalten, die für die Verriegelung der beiden Steckverbindungshälften erforderlich ist, wodurch die Dichtungsfunktionen, die normalerweise mittels einer Sammeldichtung oder Einzeldichtungen ausgeführt werden, nicht in ein Gehäuse eingebaut werden müssen. Auch bei elektrischen Geräten mit mehreren integrierten Steckverbindungsschnittstellen können die hohen materiellen und mechanischen Anforderungen der verschiedenen Steckverbindungsschnittstellen mit einem einzigen Umspritzen der Baugruppe, die aus der ersten elastischen Umspritzung besteht, erfüllt werden, anstatt mehrere Teile für die Realisierung oder Fixierung der verschiedenen Steckverbindungsgeometrien zu benötigen, wie es z. B. bei Abzweigdosen der Fall ist, bei denen die Steckverbindungsgehäuse in Fenster im Gehäuse des Gehäuses eingebaut werden. Das zweite Umspritzwerkzeug kann entsprechend der Geometrie des ersten Umspritzwerkzeugs geformt werden, und es ist kein Installationspfad erforderlich, wie z. B. die Beseitigung eines Engpasses in der Gehäusegeometrie, um die Platzierung der internen Komponenten zu ermöglichen. Verriegelungsgeometrie und zusätzliche Verbindungsteile wie Schrauben, Dichtungen und Stifte können ebenso entfallen wie die mit dem Einbau dieser Verbindungsteile verbundenen Montagekosten.
Eine weitere Ausführungsform besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, wobei der elastische Kernkörper aus einem Elastomer besteht, das eine Härte von weniger als 95 Shore A, gemessen nach DIN ISO 7619-1:2012-02, aufweist. Vorzugsweise beträgt die Härte des Elastomers mindestens 10 Shore A oder mindestens 20 Shore A. Vorzugsweise liegt die Härte des Elastomers zwischen 25 Shore A und 85 Shore A, besser bevorzugt zwischen 40 Shore A und 75 Shore A. Die Abdichtung und Fixierung der elektrischen Kontakte wird am besten durch Umspritzen der Kontakte in einem Elastomer oder elastomerähnlichen Material erreicht. Tests haben gezeigt, dass Wärmezyklen von elektrischen Kontakten aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kontaktmetallen und den für die elektrische Isolierung verwendeten Materialien wie Kunststoff und Keramik zu einem Zusammenbruch der umspritzten Dichtungen führen können. Elastomer-ähnliche Materialien haben die Fähigkeit, diese thermischen Ausdehnungen durch elastische Verformung anstelle einer plastischen Verformung der Dichtungsgeometrie zu mildern, jedoch sind diese Materialien zu weich, um für eine ineinandergreifende Geometrie verwendet zu werden, und die erreichbaren Fertigungstoleranzen sind viel höher als die von hartem Kunststoff, weshalb diese Materialien für die meisten Verbindungen, die ein kompliziertes Verriegelungs- oder Befestigungssystem erfordern, nicht geeignet sind. Dies kann als Stand der Technik angesehen werden, indem es elektrische Steckverbindungsgehäuse gibt, die vollständig aus Hartgummi oder gummiähnlichen Materialien hergestellt werden, aber diese Steckverbindungen haben in der Regel nicht mehr als drei von vier Kontakten, denn wenn das Gehäusematerial hart genug ist, um die Verwendung des Materials für Verriegelungselemente zu ermöglichen, dann ist es nicht weich genug, um die Ausrichtung der einzelnen Kontaktpaare zu ermöglichen. Elektrische Steckverbindungen, die viele Kontakte enthalten, werden im Allgemeinen aus hartem Kunststoff wie Polybutylenterephthalat (PBT) oder Polyamid (PA) hergestellt, um die für solche Steckverbindungen erforderliche feine Geometrie und hohe Toleranzen zu ermöglichen. Zusätzlich kann durch die Umsetzung der Erfindung eine chemische Bindung zwischen den Substratkontakten und dem ersten Umspritzmaterial erreicht werden, insbesondere wenn ein Haftvermittler verwendet wird. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die besten Eigenschaften von hartem Kunststoff und weichem Gummi oder gummiähnlichen Materialien zu nutzen und gleichzeitig alle Montage- und Zusatzteile zu eliminieren, die nach dem Stand der Technik für die Verwendung dieser beiden Materialien in einem Produkt erforderlich sind.
Es wäre geometrisch möglich, die elektrischen Kontakte in einem Spritzgusswerkzeug aufzunehmen, während sie in einem Kunststoffgehäuse untergebracht sind, das ebenfalls in die Form eingesetzt wird, und dann das weichere Material zwischen die Kontakte und das Gehäuse einzuspritzen, um eine Geometrie zu erzeugen, die der Geometrie der vorliegenden Erfindung ähnlich ist. Alle Einspritzmaterialien schrumpfen jedoch nach dem Einspritzen während des Abkühl- und Aushärtungsprozesses. Diese Schrumpfung würde an den Kontaktflächen mit dem harten Kunststoffteil, das im Spritzgießwerkzeug um die Kontakte herum platziert worden war, einen Spalt zwischen den Außenflächen der weichen Innenumspritzung verursachen, was zu einem Bruch der Dichtungseigenschaften zwischen diesen beiden Teilen führen würde. Tests zeigen, dass ohne eine Presskraft während des Abkühlprozesses, wie z. B. eine äußere Umspritzung an einem Kernteil, die chemische Bindung zwischen dem Umspritzmaterial und dem Substrat entweder nicht vorhanden ist oder durch das mechanische Auseinanderziehen der beiden Oberflächen während des Klebevorgangs, der Vulkanisation oder des Umspritzvorgangs beeinträchtigt wird. Bei der aktuellen Erfindung sind alle Umspritzungen Außen-Umspritzungen, d. h. die Umspritzung wird um ein Kernteil herum erzeugt. Die weiche erste Umspritzung ist um das Kabel und/oder die Kontakte herum, dann die zweite harte Umspritzung um die weiche erste Umspritzung herum, daher wirkt bei jedem Umspritzschritt die Schrumpfung zur Erhöhung der Presskräfte zwischen den Substraten und den Umspritzungen, wodurch eine sehr hohe Dichtwirkung gegen Druckunterschiede, Wasserstrahlen und langes Eintauchen erzeugt wird, auch wenn keine chemischen Bindungen zwischen den Umspritzungen und den Substraten erzeugt werden. Wie bereits erwähnt, hat sich jedoch gezeigt, dass die Quetschwirkung der beiden übereinander liegenden Überformen die chemische Bindung von Materialien durch die Verwendung von Bindemitteln oder während eines Vulkanisationsprozesses oder durch die Verwendung von Materialien, die sich normalerweise während des Überformprozesses ohne die Verwendung von Bindemitteln miteinander verbinden, fördert.
Eine weitere Ausführungsform des Designs umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der der elastische Kernkörper aus einem thermoplastischen Material hergestellt ist und ein Elastizitätsmodul von weniger als 3200 MPa, gemessen nach DIN 53457:1987-10, aufweist. Halbharte Kunststoffe wie Polyoxymethylen (POM) und Polypropylen (PP) können für die erste Umspritzung effektiv verwendet werden, solange die Steckverbindung nicht so viele Kontakte hat, dass die Toleranzen der Kontakte miteinander in Wechselwirkung treten. Steckverbindungen, die mit flexiblen Kontakten ausgestattet sind, sind für diese halbharten ersten Umspritzungen durchaus geeignet. Ein Vorteil von thermoplastischen ersten Umspritzungen gegenüber elastomeren ersten Umspritzungen ist, dass eine chemische Bindung zwischen der ersten und zweiten Umspritzung gebildet werden kann, sodass keine Feuchtigkeit auf den Wegen zwischen der ersten und zweiten Umspritzung transportiert werden kann. Dies ist besonders wichtig bei Steckverbindungen nach der vorliegenden Erfindung, die mit mehr als einer Verbindungsschnittstelle ausgestattet sind, da es oft von entscheidender Bedeutung ist, das Eindringen von Feuchtigkeit in ein Steckdosengehäuse zu verhindern, wenn diese dauerhaft sein soll. Die erfindungsgemäße Baugruppe ist so konzipiert, dass sie als Opfersteckverbindungen in Umgebungen mit hoher Beanspruchung eingesetzt werden kann, in denen ein Versagen freiliegender Kontakte als unvermeidlich gilt und zu erwarten ist.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine elektrische Steckverbindung, wobei der elastische Kernkörper aus einem Niederdruck-Heißschmelzmaterial wie Polyvinylchlorid (PVC), Polyamid (PA) oder Polyurethan (PU) besteht. Erste Umspritzungen als Niederdruck- oder Heißschmelzmaterial haben den Vorteil, dass die elektrischen Komponenten, die während des Umspritzprozesses mit dem Material in Berührung gekommen sind, nicht den hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt sind, die bei einem Standard-Umspritzverfahren auftreten. Zusätzlich kann in diesem Fall eine chemische Bindung zwischen den Substratkontakten und dem ersten Umspritzmaterial erreicht werden, insbesondere wenn ein Haftvermittler verwendet wird.
Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, wobei die erste Umspritzung einen Draht, einen Satz von Drähten oder ein Kabel umfasst. Diese Art des Umspritzens ist besonders vorteilhaft, weil das Ende der Drähte oder des Kabels ebenfalls abgedichtet ist, um eine Kapillarwirkung durch das Kabel oder zwischen den Litzen der einzelnen Drähte zu verhindern. In die erste Umspritzung kann auch ein Biegeschutz integriert werden, der eine Zugentlastung ganz oder teilweise überdeckt, um die Zugkräfte im Kabel von den leitenden Litzen weg und zu den Gehäuseteilen, in diesem Fall der zweiten Umspritzung aus hartem Isoliermaterial, umzuleiten. Umspritzte Kabel, die in Isoliergehäuse eingebaut sind, sind vom Stand der Technik her bekannt, jedoch erübrigt sich durch die vorliegende Erfindung die gesamte Montage und die dazugehörigen Teile. Auch weist eine Steckverbindung nach der vorliegenden Erfindung kein geschlossenes Innenvolumen auf, um verdampftes Wasser oder Verunreinigungen einzuschließen. In jeder montierten Steckverbindung müssen geschlossene Volumina vorhanden sein, und selbst wenn diese sehr klein sind, ermöglichen sie es dem abgedichteten Gehäuse zu „atmen“, da verdampfte Atome unter heißen Bedingungen in das Gehäuse sickern und diese Atome dann beim Abkühlen der Umgebung im Inneren des Gehäuses zu Wasser kondensieren.
Eine Ausführung der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, wobei die elektrischen Kontakte und/oder das Kabel sowohl von der ersten als auch von der zweiten Umspritzung teilweise oder vollständig umschlossen sind. Diese Ausführung ist besonders nützlich, weil, wenn die Hülsen, die die Kontakte enthalten, im Werkzeug für die zweite Umspritzung fixiert werden, das Werkzeug die Kontakte in ihre vorgesehene Position zurücksetzt und die höheren Toleranzen des Elastomers oder elastomerähnlichen Materials in der zweiten Umspritzung kompensiert werden können, das Ergebnis Isolationshülsen um die Kontakte herum ist, die zum Teil aus dem Material der ersten Umspritzung und zum Teil aus dem Material der zweiten Umspritzung bestehen, was für den Anschluss zusätzlicher Teile der Baugruppe sehr nützlich ist.
Eine weitere Ausführung der Erfindung ist eine elektrische Steckverbindung, bei der die Kontakte teilweise direkt von der zweiten Umspritzung umschlossen werden. In einigen Fällen sollten die elektrischen Kontakte durch das harte Material der zweiten Umspritzung gesichert werden, während ein nicht mehr sichtbarer Kern oder das erste elastomerartige Material die Dichtfunktionen übernimmt. Dies ist besonders bei flexiblen Kontakten nützlich, da die Kontaktschnittstellen ihren schwimmenden Zustand beibehalten, auch wenn die Basis des elektrischen Kontakts starr fixiert ist.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der Hinterschneidungen zwischen der ersten und der zweiten Umspritzung deren Trennung mechanisch verhindern. Ein wesentlicher Vorteil der aktuellen Erfindung ist die Fähigkeit, eine Geometrie herzustellen, die normalerweise entweder nicht oder nur unter Verwendung mehrerer Gehäuseteile im Äußeren einer elektrischen Steckverbindung hergestellt werden kann. Obwohl in vielen Fällen unnötig, können Hinterschneidungen und mechanische Verriegelungen in die Geometrie zwischen der ersten und zweiten Umspritzung integriert werden, sodass eine auf eine der beiden Umspritzungen ausgeübte Kraft nicht nur alle chemischen Bindungen zwischen den beiden Umspritzungen aufbrechen muss, sondern auch mechanische Brüche der Umspritzungen erforderlich wären. Das heißt, ohne Berücksichtigung der chemischen Bindung und anderer Eigenschaften, die die beiden Umspritzformen verbunden halten würden, kann die Form der ersten Umspritzform nicht aus der Form der zweiten Umspritzform herausbewegt werden, ohne die Form der zweiten Umspritzform zu durchlaufen. Mit anderen Worten, die kleinste äußere Silhouette der ersten Umspritzung passt nicht durch ein Profil einer Öffnung in das Innenvolumen der zweiten Umspritzung.
Eine weitere Ausführung der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der eine Nut, umlaufend oder durchgehend über ein Profil, entweder in der ersten oder zweiten Umspritzung, es einem Spritzgusswerkzeug ermöglicht, den elastischen Kernkörper so aufzunehmen, dass er durch einen Einspritzdruck der zweiten Umspritzung während des Umspritzvorgangs nicht verformt werden kann. Eine Schwierigkeit beim Umspritzen weicher Materialien besteht darin, sicherzustellen, dass das Material des zweiten Umspritzwerkzeugs das weichere Substratmaterial durch seine Flüsse und den Einspritzdruck nicht verdrängt. Mit Hilfe von Verriegelungen zwischen dem weicheren Material und dem Werkzeug kann die Positionierung der Kontakte und ihre umgebende Geometrie beibehalten werden. Bei einer alternativen Ausführung wird eine Nut zwischen die Geometrie der ersten und zweiten Umspritzung gesetzt, sodass, wenn das weichere Material der ersten Umspritzung verdrängt wird, die ungleichmäßige Verteilung der beiden umspritzten Materialien am Boden der Nut liegt und für den Kunden nicht ohne weiteres erkennbar ist.
Eine weitere Ausführung des Designs umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der die Kontakte direkt durch ein Umspritzwerkzeug im Umspritzen des ersten und zweiten Umspritzvorgangs enthalten sind. Wie bereits erwähnt, kann durch das Anbringen von Verriegelungen in der Geometrie der ersten Umspritzung und dem Werkzeug der zweiten Umspritzung die Geometrie des Endproduktes leichter kontrolliert werden, dies schließt ein, dass die Kontakte selbst in Aufnahmen im Werkzeug der zweiten Umspritzung aufgenommen werden, sodass ihre Position im Endprodukt besser definiert werden kann.
Eine Ausführung umfasst eine elektrische Steckverbindung, wobei der elastische Kernkörper ein rundes oder anderes konvex geformtes durchgehendes Profil aufweist, um die Abdichtung zwischen dem elastischen Kernkörper und der zweiten Umspritzung zu erleichtern. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig im Falle einer ersten Umspritzung aus duroplastischem Gummi, da eine chemische Bindung zwischen der zweiten Umspritzung nur dann möglich wäre, wenn auch die zweite Umspritzung unter Verwendung eines duroplastischen Gummis und eines Bindemittels konstruiert würde. In der Praxis ist diese Konfiguration zu teuer, und die Toleranzen des Endprodukts wären zu hoch. Daher wird davon ausgegangen, dass die zweite Umspritzung gegen die erste Umspritzung durch die Vorspannung ihrer Formschrumpfung abgedichtet werden muss, d. h. wenn das Einspritzmaterial abkühlt, wird seine Geometrie aufgrund der thermischen Kontraktion kleiner, wodurch eine Vorspannung gegen das Substratmaterial, in diesem Fall die erste Umspritzung, erzeugt wird. Wenn die Geometrie des darunter liegenden Materials konvex ist, drückt das kontrahierende Material des zweiten Überformwerkzeugs gegen das weiche Material des ersten Überformwerkzeugs und es kann eine Dichtwirkung erzielt werden. Wenn jedoch ein Bereich der äußeren Dichtungsfläche der ersten Umspritzung konkav ist, würde sich dieser konkave Bereich während des Umspritzprozesses mit dem heißen Material der zweiten Umspritzung füllen, und da sich die konvexe lokale Form der zweiten Umspritzung innerhalb des konkaven Bereichs der ersten Umspritzung zusammenzieht, würde sich das Material der zweiten Umspritzung beim Abkühlen und Zusammenziehen vom Material der ersten Umspritzung wegziehen, sodass keine Dichtungswirkung gebildet und kein feuchtigkeitsdichter Zustand erreicht werden könnte. Dieser konvexe Weg der Dichtungsfläche kann dreidimensional sein; er muss jedoch um oder über die möglichen Wege zwischen den beiden Volumen oder Bereichen, die gegeneinander abgedichtet werden sollen, durchgehend sein, seien es zwei Verbindungsschnittstellen oder eine Verbindungsschnittstelle und das Ende eines Drahtes oder Kabels.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine elektrische Steckverbindung, wobei die zweite Umspritzung eine Montagehalterung für einen drehbaren Schutzdeckel mit oder ohne Verriegelungsmechanismus oder vorgespannte Feder bietet, da die weiche innere Umspritzung zu biegsam ist, um einen federbelasteten Deckel oder eine andere bewegliche Geometrie, wie z. B. Wärmeausdehnungskompensatoren oder Mikroschalter, aufzunehmen. Die höheren Festigkeitseigenschaften der äußeren Umspritzung können genutzt werden, um diese Vorrichtungen zu montieren oder diese Funktionalitäten einzubauen. Dies zeigt einen weiteren Vorteil der Erfindung, da die Materialeigenschaften der beiden Umspritzungen für die entsprechenden Funktionalitäten genutzt werden können, ohne dass erhöhte Kosten entstehen, die mit dem Einbau zusätzlicher Teile verbunden wären oder die mit einem einzigen Material nicht möglich wären.
Eine weitere Ausführung des Designs umfasst eine elektrische Steckverbindung, wobei die zweite Umspritzung durch die Anbringung zusätzlicher Teile eine Montagehalterung für eine Verriegelungsvorrichtung wie eine drehbare Verriegelungsschelle, einen Bajonettring, einen Gewindebund oder andere Arten von Verriegelungsvorrichtungen bietet. Da die weiche innere Umspritzung zu biegsam ist, um ein Verriegelungselement zu halten, können die höheren Festigkeitseigenschaften der äußeren Umspritzung genutzt werden, um bewegliche Verriegelungsvorrichtungen wie eine Verriegelungsschelle oder einen Bajonettring oder Montagegeometrien wie Clips, Schraubenlöcher oder andere eingegossene, montierte oder eingebettete Metallteile für andere zusätzliche Funktionalitäten zu montieren. Dies zeigt einen weiteren Vorteil der Erfindung, da die Materialeigenschaften der beiden Umspritzungen für die entsprechenden Funktionalitäten genutzt werden können, ohne dass erhöhte Kosten entstehen, die mit dem Einbau zusätzlicher Teile verbunden wären oder die mit einem einzigen Material nicht möglich wären.
Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, bei der zusätzliche Umspritzungen auf die zweite Umspritzung aufgebracht werden. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, werden weiche Umspritzungen oft auf harte Umspritzungen aufgebracht, um Dichtungsgeometrie hinzuzufügen, weiche taktile Bereiche und Griffe zu harten Substratteilen hinzuzufügen oder um mehrfarbige Bereiche zu einem integrierten Teil hinzuzufügen. Eine erfindungsgemäße Baugruppe, die aus einem weichen ersten Umspritzwerkzeug und einem harten zweiten Umspritzwerkzeug besteht, könnte in ein weiteres Umspritzwerkzeug gelegt werden, um zusätzliche Funktionalitäten oder kosmetische Geometrien wie Dichtungen, Biegeschutz, Griffe oder andere zusätzliche Geometrien hinzuzufügen. Dies ist nicht auf zusätzliche weiche Geometrien beschränkt, da das Umspritzen von nicht verbindbaren harten Materialien auch zur Herstellung nicht entfernbarer beweglicher Teile an der Außenseite einer Baugruppe oder zur Herstellung nicht entfernbarer Nieten anderer Verbindungsteile verwendet werden könnte.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der eine Kabelzugentlastung im elastischen Kernkörper und/oder der zweiten Umspritzung eingeschlossen ist. Ein wichtiges Merkmal von Gummimaterialien ist, dass sie nicht komprimierbar sind. Das heißt, das Volumen des Materials wird durch mechanische Belastung nicht verändert. Daher kann eine Kabel- oder Drahtzugentlastung, wie z. B. ein verdrillter Draht, eine Schelle oder ein verschraubtes Teil, in die erste Gummiumspritzung eingeschlossen werden, und nachdem der zusätzliche Druck und die Druckkraft der Schrumpfung der zweiten Umspritzung um die erste Umspritzung herum aufgebracht wurde, wird das Gummimaterial der ersten Umspritzung gegen die Kabelzugentlastung vorgespannt, und es wird ein nicht beweglicher Zustand zwischen der Zugentlastung und dem harten Material der zweiten Umspritzung erreicht.
Eine weitere Ausführung der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der die Befestigungsgeometrie für einen drehbaren Deckel und/oder eine Verriegelungsgeometrie wie eine drehbare Verriegelungsschelle, ein Bajonettring, ein Gewindebund oder andere Arten von Verriegelungsvorrichtungen in die zweite Umspritzung integriert ist. Das heißt, die beweglichen Teile werden in das Werkzeug der zweiten Umspritzung eingesetzt, und im umspritzten Zustand werden die beweglichen Teile, wie z. B. ein drehbarer Deckel und/oder eine Verriegelungsgeometrie, wie z. B. eine drehbare Verriegelungsschelle, ein Bajonettring, ein Gewindebund oder andere Arten von Verriegelungsvorrichtungen, in einem nicht entfernbaren Zustand fixiert oder blockiert, sodass die Funktion des beweglichen Teils erhalten bleibt, wobei jedoch in einigen Fällen keine zusätzlichen Verbindungsteile erforderlich sind, um den nicht lösbaren Funktionszustand der beweglichen Teile aufrechtzuerhalten.
Eine weitere Ausführung der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der die erste Umspritzung gegen den oder die umspritzten Kontakte abgedichtet ist. Das heißt, dass keine Feuchtigkeit an den Grenzflächen oder der Kontaktfläche zwischen der ersten Umspritzung und den Substratkontakten vorbeiströmen kann. Dies kann durch kontinuierliche Oberflächen unter einem Vorspanndruck, chemische Bindung, Vulkanisationsbindungen, Vorbehandlung der Kontakte durch Klebstoffe oder die Ablagerung von Bindungsmolekülen durch Flammen oder atmosphärische Ablagerung erreicht werden.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der die zweite Umspritzung gegen die erste Umspritzung und/oder Kontakt(e) abgedichtet ist. Das heißt, dass keine Feuchtigkeit an den Grenzflächen oder der Kontaktfläche zwischen der ersten Umspritzung und der zweiten Umspritzung vorbeiströmen kann. Dies kann durch kontinuierliche Oberflächen unter einem Vorspanndruck, chemische Bindung, Vulkanisationsbindungen, Vorbehandlung der ersten Umspritzung durch Klebstoffe oder die Ablagerung von Bindungsmolekülen durch Flammen oder atmosphärische Ablagerung oder durch die Auswahl von bindungskompatiblen Materialien für beide Umspritzungen erreicht werden.
Figurenliste
Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, werden deren Besonderheiten in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und hier ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Absicht nicht darin besteht, die Erfindung auf die beschriebenen besonderen Ausführungsformen zu beschränken.

Die 36a bis 36b zeigen eine Ausführung mit einer Leiterplatte und zwei seitlichen Verbindungsschnittstellen im Querschnitt.
37 zeigt eine Ausführung, bei der eine profilierte Nut zwischen der ersten und zweiten Umspritzung innerhalb einer Verbindungsschnittstelle positioniert ist.
38 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform, bei der eine Seite der Kontakte in der ersten Umspritzung und die andere Seite der Kontakte in der zweiten Umspritzung eingeschlossen ist.
Die 39a bis 39e zeigen die Fertigungsschritte einer Baugruppe nach einer Ausführung der Erfindung mit zwei Verbindungsschnittstellen mit gleichem Kontaktmuster.
Die 40a bis 40e zeigen die Herstellungsschritte einer Baugruppe nach einer Ausführungsform der Erfindung mit zwei Verbindungsschnittstellen, wobei die Kontaktmuster der Schnittstellen unterschiedlich sind und mittels einer Leiterplatte verbunden werden.
Die 41 a bis 41e zeigen die Fertigungsschritte einer Baugruppe nach einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Verbindungsschnittstelle und einem Kabelabgang einschließlich eines Biegeschutzes und einer Kabelzugentlastung.
Die 42a und 42b zeigen die Baugruppe aus 41 e im Querschnitt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 36a ist ein Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung von der Seite dargestellt. Diese Erfindungsvariante ist mit zwei Verbindungsschnittstellen (58) ausgestattet, sodass in beide Seiten der Ausführungsform der Erfindung eine Steckverbindung eingesteckt werden kann. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Baugruppe als Adapter verwendet werden soll oder wenn die Baugruppe als elektrischer Opferstecker dient. Das heißt, es wird erwartet, dass eine der Verbindungsschnittstellen (58) während der Lebensdauer des Hauptprodukts ausfällt. In diesem Fall handelt es sich bei der dargestellten Variante der Erfindung um eine Steckdose für den Anschluss von Sattelzugmaschinenanhängern an ein Zugfahrzeug. Genauer gesagt, ist die rechts abgebildete Verbindungsschnittstelle (58) mit dem Kabelbaum des Zugfahrzeugs zu verbinden und nur im Falle eines Austauschs der Baugruppe zu trennen. Die linke Verbindungsschnittstelle (58) ist mit einem vorgespannten Schutzdeckel (55) versehen, wobei diese Verbindungsschnittstelle (58) mit der Anhängerelektronik verbunden wird und somit bei jedem Ankuppeln eines Anhängers angeschlossen wird, was vielen tausend Malen entspricht. Je nach dem Zustand der Anhänger und den Umgebungsbedingungen der Region, in der die Verbindungen hergestellt werden sollen, ist mit einem korrosiven oder verschleißbedingten Ausfall der elektrischen Kontakte (50) zu rechnen, und die gesamte erfindungsgemäße Baugruppe kann leicht ausgetauscht werden, ohne den Kabelbaum des Zugfahrzeugs zu beschädigen oder zu verändern.
Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass die Kontaktmuster der beiden Verbindungsschnittstellen (58) unterschiedlich angeordnet sind. Diese Muster werden durch Vorschriften bestimmt oder sind oft aufgrund von Anforderungen an die Rückwärtskompatibilität vordefiniert. Um die Verbindung von Kontaktsignalen ohne die Verwendung einer Anschlussdose oder eines anderen verdrahteten Gehäuses zu ermöglichen, wird eine Leiterplatte (57) verwendet, wobei die elektrischen Kontakte (50) entsprechend jeder Verbindungsschnittstelle (58) in die Leiterplatte (57) eingebettet sind und elektrische Pfade die entsprechenden elektrischen Kontakte (50) wie nach dem Stand der Technik bekannt verbinden.
Eine Unterbaugruppe der elektrischen Kontakte (50), eingepresst oder anderweitig in der Leiterplatte (57) fixiert, wurde in das Spritzwerkzeug der ersten Umspritzung (51) eingelegt und in ein weiches Material wie ein thermoplastisches Elastomer (TPE) von 70 Shore A oder einen duroplastischen Gummi in äquivalenter oder vergleichbarer Härte, mit oder ohne Verwendung eines Bindemittels zur Unterstützung der Bildung chemischer Bindungen während des Vulkanisationsprozesses, umspritzt. Diese Unterbaugruppe, die die elektrischen Kontakte (50), die Leiterplatte (57) und die erste Umspritzung (51) umfasst, wird als Kernkörper (49) bezeichnet.
Der Kernkörper (49) wird dann in ein weiteres Spritzwerkzeug gelegt und in der zweiten Umspritzung (52) umspritzt, in diesem Fall mit einem harten Kunststoffmaterial wie PBT GF30, einem Polybutylenterephthalat mit 30 Gew.-% Glasfasern. Diese zweite Umspritzung (52) enthält alle mechanisch funktionellen Merkmale, wie z. B. die Verriegelungselemente der Verbindungsschnittstellen (58), die Lagerelemente für den drehbaren Schutzdeckel (55) und die Einbaugeometrie der Baugruppe, wie z. B. Schraubenlöcher von Rastschaltern. Man beachte, dass die Form der zweiten Umspritzung (52) normalerweise die Form des Kernkörpers (49) nicht zulässt, da jede Öffnung in das Innenvolumen der zweiten Umspritzung (52) kleiner ist als die kleinste Silhouette des Kernkörpers (49).
36b zeigt einen Ausschnitt der Ansicht aus 36a, in dem die Geometrie der elektrischen Kontakte (50) sowie der Leiterplatte (57), umspritzt in der ersten Umspritzung (51) und anschließend in der zweiten Umspritzung (52), deutlicher zu erkennen ist. Man beachte die Nut (54) zwischen der ersten Umspritzung (51) und der zweiten Umspritzung (52), die in diesem Fall durch die Geometrie des Spritzwerkzeugs während der zweiten Umspritzung (52) besetzt war. Durch die Platzierung dieser Werkzeuggeometrie und der sich daraus ergebenden Nut (54) können die Flüsse der zweiten Umspritzung (52) von Bereichen weggerichtet werden, die im Endprodukt sichtbar wären. Eine Nut (54) könnte auch vollständig innerhalb der Grenzen des Materials des ersten Überformwerkzeugs (51) platziert werden, sodass die ineinandergreifende Werkzeuggeometrie die Geometrie des weichen ersten Überformwerkzeugs (51) unterstützen würde, um den Einspritzdrücken und Strömungen des zweiten Überformwerkzeugs (52) standzuhalten, ohne im Einspritzwerkzeug bewegt zu werden oder von dem Einspritzmaterial, das auf Oberflächen fließt, für die es nicht vorgesehen ist, überflossen zu werden.
37 zeigt eine Ansicht der rechten Verbindungsschnittstelle (58) aus 36a gekippt und aus der Öffnung der Buchse. Die elektrischen Kontakte (50) sind durch das Material der ersten Umspritzung (51) abgedichtet und die Nut (54) ist in einem Profil entsprechend den Anforderungen der Steckverbindung an den Kabelbaum des Fahrzeugs geformt. In diesem Fall sorgt die Nut (54) auch für einen kosmetischen Effekt, da jegliche Unregelmäßigkeiten in der Grenzlinie zwischen der ersten Umspritzung (51) und der zweiten Umspritzung (52) am Boden der Nut (54) stattfinden würden und daher nicht gut sichtbar wären, insbesondere wenn die beiden Umspritzungen in der gleichen Farbe ausgeführt würden.
38 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kontaktmuster der beiden Verbindungsschnittstellen (58) gleich angeordnet sind, sodass die Verwendung einer Leiterplatte (57) nicht erforderlich ist und die elektrischen Kontakte (50) für beide Verbindungsschnittstellen (58) als eine Einheit verwendet werden können, d. h. eine Seite der elektrischen Kontakte (50) wird für die eine Verbindungsschnittstelle (58) und das andere Ende der elektrischen Kontakte (50) für die andere Verbindungsschnittstelle (58) verwendet. Man beachte, dass, während die Dichtfunktion der einzelnen elektrischen Kontakte (50) durch das weiche Material der ersten Umspritzung (51) gewährleistet ist, die Positionierung und Fixierung der elektrischen Kontakte (50) durch die zweite Umspritzung (52) dadurch gewährleistet ist, dass ein Teil der elektrischen Kontakte (50) direkt von dem harten Material der zweiten Umspritzung (52) umhüllt ist. Dies ist natürlich nachteilig für die Verwendung von Mehrfachkontakten, denn durch die Positionierung der Kontakte im harten Material der zweiten Umspritzung (52) können sie sich nicht mehr an die Position der anderen Seite des Kontaktpaares anpassen, daher ist diese Variante der Erfindung von größerem Vorteil, wenn sie in Kombination mit einem flexiblen elektrischen Kontakt (50), wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, verwendet wird.
Die 39a bis 39e zeigen die Fertigungsschritte einer Baugruppe nach einer erfindungsgemä-ßen Ausführung mit zwei Verbindungsschnittstellen (58) mit gleichem Kontaktmuster.
In 39a sind die einzelnen elektrischen Kontakte (50) in das Spritzgusswerkzeug der ersten Umspritzung (51) eingelegt worden.
39b zeigt die Baugruppe aus 39a im umspritzten Zustand, wobei das weiche Material der ersten Umspritzung (51) die elektrischen Kontakte (50) umhüllt. Man beachte die durchgehende konvexe Dichtungsfläche (61), die, wie zuvor beschrieben, sicherstellt, dass die zweite Umspritzung (52) nach dem Umspritzvorgang beim Abkühlen des Materials gegen die Geometrie der Dichtungsfläche drückt, anstatt sich von ihr wegzuziehen, wodurch der Aufbau einer Vorspanndruckkraft zwischen den beiden Überformen gewährleistet wird und gegebenenfalls eine chemische Bindung stattfinden kann. Diese Baugruppe besteht aus dem Kernkörper (49) und wird wiederum in das Umspritzwerkzeug der zweiten Umspritzung (52) eingelegt.
39c zeigt die Baugruppe aus 39b im umspritzten Zustand, wobei das harte Material der zweiten Umspritzung (52) den Kernkörper (49) umhüllt. Man beachte, dass die Hinterschneidungen (60) das Entfernen des Kernkörpers (49) geometrisch verhindern, sodass die Integrität der Baugruppe nicht allein von der chemischen Bindung abhängt. Die Verbindungsschnittstellen (58) sind hermetisch voneinander abgedichtet, und durch die Geometrie der Baugruppe kann keine Feuchtigkeit zwischen ihnen fließen. Beim Abkühlen der Geometrie der zweiten Umspritzung (52) nimmt die Schrumpfung und der daraus resultierende Kontaktdruck auf den Kernkörper (49) zu, wodurch die Dichtungswirkung der ersten Umspritzung (51) erhöht wird, was einen Vorteil der Erfindung hervorhebt und veranschaulicht, warum die geometrische Anordnung der Erfindung wichtig ist, aber auch, wie die Reihenfolge der Herstellungsvorgänge ebenso wichtig ist, um die maximal mögliche Dichtungsfunktion zu erreichen. Diese Baugruppe kann in ein weiteres Spritzwerkzeug eingelegt werden, um eine innere Dichtung herzustellen.
39d zeigt die Baugruppe aus 39c im umspritzten Zustand. Bei der zusätzlichen Umspritzung (56) handelt es sich in diesem Fall um eine weiche Innendichtung für die Abdichtung der Schnittstellensteckverbindung im gesteckten Zustand. Diese zusätzliche Umspritzung könnte natürlich auch eine andere Funktion erfüllen, wie z. B. die Schaffung einer beweglichen Verriegelungsgeometrie unter Verwendung nicht verbindbarer Materialien, die Herstellung einer Anschlussgeometrie zwischen einer Verriegelungsschelle oder anderen Metallteilen und der vorhandenen Unterkonstruktion oder die Verwendung eines ähnlichen oder unähnlichen Materials beliebiger Härte oder eines beliebigen Eigenschaftssatzes.
In 39e ist eine Endkappe (59) mit der zweiten Umspritzung (52) ultraschallverschweißt worden, um eine Blockier- und Ausrichtfunktion für die elektrischen Kontakte (50) zu gewährleisten. Dies veranschaulicht die Bedeutung der Eigenschaft, durch die die elektrischen Kontakte (50) teilweise von der ersten Umspritzung (51) und teilweise von der zweiten Umspritzung (52) umschlossen werden. Da das harte Material der zweiten Umspritzung (52) mit einer Vielzahl von Methoden wie Ultraschall- oder Wärmeschweißen, Kleben, Nieten oder Rastverbindungen mit angrenzenden Teilen verbunden werden kann, ist das weiche Gummi oder gummiähnliche Material der ersten Umspritzung (51) schwer mit weiteren Gehäuseteilen zu verbinden. Da zur Erzielung einer Dichtfunktion die Basis des Kontaktes in der ersten Umspritzung (51) eingeschlossen werden muss und eine weitere geometrische Ausdehnung der ersten Umspritzung (51) ihre Positionierung und Definition im Spritzwerkzeug der zweiten Umspritzung (52) ermöglicht, kann die weitere Geometrie der Hülsen oder Gehäuse der elektrischen Kontakte (50) in dem vielseitigeren harten Material der zweiten Umspritzung (52) hergestellt werden, um die Verbindung der Endkappe (59) oder anderer zusätzlicher Teile zu erleichtern.
Die 40a bis 40e zeigen die Fertigungsschritte einer Baugruppe nach einer Erfindungsausführung mit zwei Verbindungsschnittstellen (58) mit unterschiedlichem Kontaktmuster.
In 40a wurden die elektrischen Kontakte (50) jeder Verbindungsschnittstelle (58) in eine Leiterplatte (57) eingesetzt und in das Spritzwerkzeug der ersten Umspritzung (51) gelegt.
40b zeigt die Baugruppe aus 40a im umspritzten Zustand, wobei das weiche Material der ersten Umspritzung (51) die elektrischen Kontakte (50) und die Leiterplatte (57) umhüllt. Man beachte die durchgehende konvexe Dichtungsfläche (61), die, wie zuvor beschrieben, sicherstellt, dass die zweite Umspritzung (52) nach dem Umspritzvorgang beim Abkühlen des Materials gegen die Geometrie der Dichtungsfläche drückt, anstatt sich von ihr wegzuziehen, wodurch der Aufbau einer Vorspanndruckkraft zwischen den beiden Umspritzungen gewährleistet wird und gegebenenfalls eine chemische Bindung stattfinden kann. Diese Baugruppe besteht aus dem Kernkörper (49) und wird wiederum in das Umspritzwerkzeug der zweiten Umspritzung (52) eingelegt.
40c zeigt die Baugruppe aus 40b im umspritzten Zustand, wobei das harte Material der zweiten Umspritzung (52) den Kernkörper (49) umhüllt. Man beachte, dass die Hinterschneidungen (60) das Entfernen des Kernkörpers (49) geometrisch verhindern, sodass die Integrität der Baugruppe nicht allein von der chemischen Bindung abhängt. Die Verbindungsschnittstellen (58) sind hermetisch voneinander abgedichtet, und durch die Geometrie der Baugruppe kann keine Feuchtigkeit zwischen ihnen fließen. Beim Abkühlen der Geometrie der zweiten Umspritzung (52) nimmt die Schrumpfung und der daraus resultierende Kontaktdruck auf den Kernkörper (49) zu, wodurch die Dichtungswirkung der ersten Umspritzung (51) erhöht wird, wodurch ein Vorteil der Erfindung hervorgehoben und veranschaulicht wird, warum die geometrische Anordnung der Erfindung wichtig ist, aber wie die Reihenfolge der Herstellungsvorgänge ebenso wichtig ist, um die maximal mögliche Dichtungsfunktion zu erreichen. Diese Baugruppe kann in ein weiteres Spritzgusswerkzeug eingelegt werden, um eine innere Dichtung herzustellen. Es ist zu beachten, dass die elektrischen Kontakte (50) optional nicht direkt von der zweiten Umspritzung (52) umschlossen sind und dass eine Nut (54) die Grenzen der beiden Umspritzungen trennt.
40d zeigt die Baugruppe aus 40c im umspritzten Zustand. Bei der zusätzlichen Umspritzung (56) handelt es sich in diesem Fall um eine weiche Innendichtung für die Abdichtung des Schnittstellensteckverbindung im gesteckten Zustand. Diese zusätzliche Umspritzung könnte natürlich auch eine andere Funktion erfüllen, wie z. B. die Schaffung einer beweglichen Verriegelungsgeometrie unter Verwendung nicht verbindbarer Materialien, die Herstellung einer Anschlussgeometrie zwischen einer Verriegelungsschelle oder anderen Metallteilen und der bestehenden Unterkonstruktion oder die Verwendung eines ähnlichen oder unähnlichen Materials mit beliebiger Härte oder Einstellung der Eigenschaften.
In 40e ist eine Endkappe (59) mit der zweiten Umspritzung (52) ultraschallverschweißt worden, um eine Blockier- und Ausrichtfunktion für die elektrischen Kontakte (50) zu gewährleisten. Dies veranschaulicht die Bedeutung des Merkmals, durch das die elektrischen Kontakte (50) teilweise von der ersten Umspritzung (51) und teilweise von der zweiten Umspritzung (52) umschlossen werden. Da das harte Material der zweiten Umspritzung (52) mit einer Vielzahl von Verfahren wie Ultraschall- oder Thermoschweißen, Kleben, Nieten oder Rastverbindungen mit angrenzenden Teilen verbunden werden kann, ist das weiche Gummi oder gummiähnliche Material der ersten Umspritzung (51) schwer mit weiteren Gehäuseteilen zu verbinden. Da zur Erzielung einer Dichtfunktion die Basis des Kontaktes in der ersten Umspritzung (51) eingeschlossen werden muss und eine weitere geometrische Ausdehnung der ersten Umspritzung (51) ihre Positionierung und Definition im Spritzwerkzeug der zweiten Umspritzung (52) ermöglicht, kann die weitere Geometrie der Hülsen oder Gehäuse der elektrischen Kontakte (50) in dem vielseitigeren harten Material der zweiten Umspritzung (52) hergestellt werden, um die Verbindung der Endkappe (59) oder anderer zusätzlicher Teile zu erleichtern.
Die 41a bis 41e zeigen die Herstellungsschritte einer Baugruppe nach einer Ausführung der Erfindung mit einer einzigen Verbindungsschnittstelle (58) und einem Kabel (53).
In 41a wurden die elektrischen Kontakte (50) auf die Drahtenden gecrimpt und in das Spritzwerkzeug für die erste Umspritzung (51) eingelegt. Das Kabel (53) wurde mit einer Zugentlastung (62) versehen, und das Kabel (53) wurde in das Spritzwerkzeug geklemmt.
41b zeigt die Baugruppe aus 41a im umspritzten Zustand, wobei das weiche Material der ersten Umspritzung (51) die elektrischen Kontakte (50), das Kabel (53) und die Zugentlastung (62) umhüllt. Die durchgehende konvexe Dichtungsfläche (61) ist vorhanden, aber in diesem Fall nicht wichtig, da alle kritischen Dichtungsstellen und -wege durch die erste Umspritzung (51) abgedichtet wurden, was typisch für Varianten ist, die nur ein Kabel (53) und eine Verbindungsschnittstelle (58) enthalten. Diese Baugruppe besteht aus dem Kernkörper (49) und wird wiederum in das Umspritzwerkzeug der zweiten Umspritzung (52) eingesetzt.
41c zeigt die Baugruppe aus 41b im umspritzten Zustand, wobei das harte Material der zweiten Umspritzung (52) den Kernkörper (49) umhüllt. Die Zugentlastung (62) wurde in das harte Material der zweiten Umspritzung (52) eingehüllt, aber wie zuvor beschrieben, wäre es möglich, die Zugentlastung (62) in die erste Umspritzung (51) einzuhüllen, wenn sie aus einem nicht kompressiblen Material hergestellt wäre.
41d zeigt die Baugruppe aus 41c im umspritzten Zustand. Bei der zusätzlichen Umspritzung (56) handelt es sich in diesem Fall um eine weiche Außendichtung zur Abdichtung der Schnittstellensteckverbindung im gesteckten Zustand, die als Einzelteil mit einem Biegeschutz für das Kabel (53) integriert ist.
41e zeigt die Baugruppe aus 41d gekippt und von vorne, vor dem Schweißvorgang der Endkappe (59). Man beachte, dass die Schweißgeometrie an der Vorderseite der Kontaktkammern oder Hülsen aus dem Hartplastikmaterial der zweiten Umspritzung besteht (52).
41f zeigt die Baugruppe aus 41e aus der gleichen Perspektive, wobei die Endkappe (59) dauerhaft montiert wurde. Dies veranschaulicht die Bedeutung der Eigenschaft, dass die elektrischen Kontakte (50) teilweise von der ersten Umspritzung (51) und teilweise von der zweiten Umspritzung (52) umschlossen sind. Da das harte Material der zweiten Umspritzung (52) mit einer Vielzahl von Methoden wie Ultraschall- oder Thermoschweißen, Kleben, Nieten oder Rastverbindungen mit angrenzenden Teilen verbunden werden kann, ist das weiche Gummi oder gummiähnliche Material der ersten Umspritzung (51) schwer mit weiteren Gehäuseteilen zu verbinden. Da zur Erzielung einer Dichtfunktion die Basis des Kontaktes in der ersten Umspritzung (51) eingeschlossen werden muss und eine weitere geometrische Ausdehnung der ersten Umspritzung (51) ihre Positionierung und Definition im Spritzwerkzeug der zweiten Umspritzung (52) ermöglicht, kann die weitere Geometrie der Hülsen oder Gehäuse der elektrischen Kontakte (50) in dem vielseitigeren harten Material der zweiten Umspritzung (52) hergestellt werden, um die Verbindung der Endkappe (59) oder anderer zusätzlicher Teile zu erleichtern.
42a zeigt den Zusammenbau aus 41f von der Seite im Querschnitt. Es ist zu erkennen, dass die Zugentlastung (62) direkt in das harte Material der zweiten Umspritzung (52) eingehüllt ist und dass die dritte zusätzliche Umspritzung (56) einen integrierten Biegeschutz, der den Biegeradius des Kabels begrenzt (53), und eine integrierte Dichtung für die Verbindungsschnittstelle (58) aufweist.
42b zeigt eine geneigte Detailansicht der Baugruppe in 42a. Die elektrischen Kontakte (50) werden in der ersten Umspritzung (51) über dem Crimpabschnitt des elektrischen Kontakts (50) umspritzt, wobei eine zylindrische Außenfläche umspritzt wird, um eine durchgehende konvexe Dichtungsfläche (61) zwischen der ersten Umspritzung (51) und dem elektrischen Kontakt (50) zu schaffen. Im Falle von Kontakten mit nicht abgedichteten Nähten, bei denen Feuchtigkeit an dieser Dichtstelle vorbei sickern kann, ist die chemische Verbindung der elektrischen Substratkontakte (50) und der ersten Umspritzung (51) in dem Bereich zwischen der durchgehenden konvexen Dichtungsfläche (61) und dem Crimpbereich kritisch. Da eine chemische Bindung von harten Materialien an Metall aufgrund des Zusammenbruchs jeglicher chemischer Bindungen während der Kontraktion und Ausdehnung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch thermische Zyklen nahezu unmöglich ist, hebt dies einen weiteren Vorteil der Erfindung hervor, da das weiche Material der ersten Umspritzung (51) es ermöglicht, dass das Endprodukt in Wirklichkeit eine chemische Bindung eines harten Materials an ein Metallsubstrat ist, und zwar mittels der ersten Umspritzung (51) als ein Schritt zwischen den elektrischen Kontakten (50) des Metallsubstrats und dem harten Material der zweiten Umspritzung (52), wodurch ein Endprodukt geschaffen wird, das normalerweise nicht herstellbar wäre. Das heißt, harter Kunststoff kann aufgrund des Fehlens eines Vulkanisierungsprozesses nicht effektiv mit Metall verbunden werden, Gummi hingegen kann sehr effektiv mit Metallsubstraten verbunden werden. Dann wird in einem zweiten Schritt die zweite Hartkunststoff-Umspritzung (52) entweder chemisch mit der ersten Umspritzung (51) verbunden oder mechanisch um die erste Umspritzung (51) mittels einer Schrumpfkompressionsvorspannung und mechanischer Hinterschneidungen (60) umhüllt, die beide ohne den Herstellungsschritt der zweiten Umspritzung (52) nicht herstellbar wären.
Es ist zu erkennen, dass die elektrischen Kontakte (50) teilweise in der ersten Umspritzung (51) eingeschlossen sind, was für Dichtfunktionen sorgt, und dass der zylindrische Innendurchmesser der Kammer die Positionierung der ersten Umspritzung (51) im Spritzwerkzeug der zweiten Umspritzung (52) sowie die Bereitstellung einer Überschlagsfläche ermöglicht, die verborgen ist und nicht für die Funktionalitäten verantwortlich ist, falls das Spritzmaterial der zweiten Umspritzung (52) nicht vollständig enthalten ist. Wie bereits erwähnt, verleiht der harte Kunststoff der zweiten Umspritzung (52) den Kontakthülsen mechanische Stabilität und ermöglicht eine Vielzahl von Verbindungs- oder Fügeverfahren für zusätzliche Teile, die mit einem Elastomermaterial nicht möglich wären.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckverbindung, die zwei oder mehr Verbindungsschnittstellen aufweist, wobei das starre Gehäuse der Steckverbindung aus zwei oder mehr Teilen besteht und die Gehäuseteile teilweise oder vollständig in einer einzigen durchgehenden Umspritzung eingeschlossen sind, sodass die Verbindungsschnittstellen hermetisch voneinander abgedichtet sind, um einen Abdichtungszustand und eine geometrische Struktur zu schaffen, die mit den nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht herstellbar wären.
Stand der Technik
US 3 182 278 A zeigt eine elektrische Steckverbindung, bei der eine Reihe von elektrischen Kontakten von einem Gummi-Isolierteil umhüllt ist. Dieses Isolierteil ist in ein mehrteiliges Gehäuse aus harten Materialien eingebaut.
In JP 5480278 B2 wird ein Satz elektrischer Kontakte in Hartplastik umspritzt und dann mit einem weiteren harten Gehäuseteil zusammengebaut, um einen Satz variabler Geometrien herzustellen, die normalerweise nicht herstellbar wären.
US 3 487 353 A zeigt eine elektrische Steckverbindung für den Unterwassereinsatz, bei der das Innenvolumen eines zusammengesetzten Gummigehäuses mit einem Hartharz gefüllt ist, um die elektrischen Kontakte an ihrem Platz zu fixieren.
In US 3 945 708 A wird ein Satz elektrischer Kontakte in ein Hartplastikgehäuse eingebaut und dann in einem zweiten Prozess umspritzt, wobei das Umspritzmaterial daran gehindert wird, in das von den Gehäuseteilen für die elektrischen Kontakte reservierte Volumen einzudringen. Diese Erfindung ist spezifisch für eine harte Umspritzung, weiche Niederdruckumspritzungen dieser Art sind jedoch nach dem Stand der Technik gut bekannt.
EP 1 998 411 A2 zeigt eine Reihe von elektrischen Kontakten, die jeweils von einer elastischen Hülse umschlossen sind und anschließend in einer Hartplastikumspritzung umspritzt werden, um im Endprodukt flexibel und leicht beweglich zu bleiben.
In US 8 136 279 B1 wird ein Dichtungsprofil an ein Hartplastik-Gehäuseteil angeformt, um eine Dichtungsgeometrie zu erzeugen. Dieser Dichtungstyp ist nach dem Stand der Technik gut bekannt und wird auch in Kombination mit Hartplastik-Umspritzteilen zur Fixierung von elektrischen Kontakten eingesetzt.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine elektrische Steckverbindung, die zwei oder mehr Verbindungsschnittstellen aufweist, wobei das starre Gehäuse der Steckverbindung aus zwei oder mehr Teilen besteht und die Gehäuseteile teilweise oder vollständig in einer einzigen durchgehenden Umspritzung eingeschlossen sind, sodass die Verbindungsschnittstellen hermetisch gegeneinander abgedichtet sind, um einen Abdichtungszustand und eine geometrische Struktur zu schaffen, die mit den nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht herstellbar wären.
Eine Ausführung der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, die zwei oder mehr Verbindungsschnittstellen und ein starres Gehäuse aufweist, wobei das starre Gehäuse der Steckverbindung aus zwei oder mehr Teilen besteht und die Teile des starren Gehäuses teilweise oder vollständig in einer einzigen durchgehenden Umspritzung eingeschlossen sind, sodass ein offener Weg von der Innenseite einer Verbindungsschnittstelle durch den inneren Bereich des starren Gehäuses zur Innenseite einer anderen Verbindungsschnittstelle der Baugruppe nicht verfolgt werden kann. Die Dichtfunktion einer elektrischen Steckverbindung nach dieser Erfindung ist montierten Dichtungen überlegen, weil eine chemische Verbindung der Dichtungsgeometrie als Umspritzung möglich ist, wobei die mechanischen Funktionen der Baugruppe in einer starren Baugruppe ausgeführt werden, die nicht vom Vorhandensein der Dichtungsgeometrie abhängig ist. Daher kann die Materialauswahl beider Baugruppen unabhängig voneinander getroffen werden. Das heißt, die besten Materialien für die elektromechanischen Funktionen können ohne Rücksicht auf die Dichtungsmaterialien gewählt werden, und die Dichtungsmaterialien können ohne Rücksicht auf die elektromechanischen Funktionen ausgewählt werden.
Eine weitere Ausführungsform besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, bei der elektrische Kontakte einer von mehreren Verbindungsschnittstellen mittels einer Leiterplatte verbunden sind. Die Erfindung ist in diesem Fall besonders vorteilhaft, da sie das Umspritzen und Einkapseln einer Leiterplatte, die geometrisch zu groß ist, um über eine der beiden Verbindungsschnittstellen installiert zu werden, in harte Materialien ermöglicht. Konkret muss die Leiterplatte die Oberfläche der kombinierten Muster der elektrischen Kontakte beider Verbindungsschnittstellen aufweisen, um beide Sätze elektrischer Kontakte zu fixieren, und wenn diese Steckverbindungen sowohl groß sind und/oder eine unterschiedliche Form haben, wie z. B. eine runde Steckverbindung und eine rechteckige Steckverbindung, dann ist die Unterbaugruppe der Leiterplatte mit den elektrischen Kontakten zu groß, um durch eine der beiden Verbindungsschnittstellen hindurchzugehen, und müsste daher von hinten in beide Verbindungsschnittstellen eingebaut werden, was entweder drei Gehäuse oder zwei große und komplizierte Gehäuse erfordern würde, die in der Regel als Spritzteil nicht entformbar wären, oder hohe Kosten durch die daraus resultierende Abdichtung eines Innenvolumens und die zusätzlichen Kosten für Verbindungselemente und/oder einen Guss oder eine interne Umspritzung verursachen würde.
Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, wobei der Bereich zwischen den verschiedenen Verbindungsschnittstellen kein unbesetztes Innenvolumen aufweist, nachdem die Umspritzgeometrie der Baugruppe hinzugefügt wurde, sodass der umspritzte Bereich der elektrischen Kontakte und/oder der Leiterplatte nicht der Luft ausgesetzt ist. Daher kann ein Eindringen von Kondenswasser durch verdampfte Atome in die leeren Räume im Gehäuse verhindert werden.
Eine weitere Ausführung der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der eine oder mehrere der Verbindungsschnittstellen mit einem drehbaren Schutzdeckel verbunden sind. Diese Ausführungsform wird häufig bei Automobil-Steckverbindungen für die elektrische Verbindung von Zugfahrzeugen und Anhängern benötigt.
Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, bei der in die durchgehende Umspritzung eine integrierte Dichtung integriert ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine oder mehrere der Verbindungsschnittstellen eine innere Dichtung zur Abdichtung einer aktivierten Steckverbindung enthält, da die durchgehende Umspritzung und die innere Dichtung im Allgemeinen nebeneinander liegen und die Integration der beiden Teile und ihrer Funktionen keine zusätzlichen Werkzeugkosten verursacht.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der die Teile des starren Gehäuses mechanisch miteinander verbunden sind, entweder durch integrierte Rastgeometrie, Schrauben, Stifte oder andere Verbindungsmittel, unabhängig vom Umspritzprozess. Wie beschrieben, ermöglicht diese Funktion, dass elektromechanische Funktionen völlig unabhängig von der Materialauswahl für die Dichtfunktionen sind.
Eine andere Ausführung des Designs umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der die Leiterplatte mechanisch an einem oder mehreren Teilen des starren Gehäuses befestigt ist, unabhängig vom Umspritzprozess. Diese Eigenschaft ist vorteilhaft, um die Position der Unterbaugruppe der Leiterplatte mit elektrischen Kontakten unabhängig von der Verbindung zwischen den zwei oder mehreren Gehäuseteilen zu verriegeln.
Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, bei der die Kontakte einer oder mehrerer der Verbindungsschnittstellen direkt vom Spritzgießwerkzeug umschlossen werden, um die fertige Form des durchgehenden Umspritzens zu definieren und/oder das Spritzmaterial während des Umspritzens zu enthalten. Dieses Merkmal ist erforderlich, wenn die Schnittstelle zwischen den Kontakten und der durchgehenden Umspritzung nicht durch eines von starren Gehäusen abgedeckt ist, um das Einspritzmaterial der durchgehenden Umspritzung aufzunehmen.
Eine weitere Ausführung des Designs umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der das Umspritzmaterial ein Elastomer oder ein thermoplastisches Material ist. Tests haben gezeigt, dass der Vulkanisierungsprozess und der geometrische Zustand einer äußeren Umspritzung auf einem inneren Substratteil von großer Bedeutung sind, um eine möglichst starke chemische Bindung zwischen der Umspritzung und dem Substratteil herzustellen. Dies ist ein kritisches Merkmal für die Erfindung, denn wenn die Rastgeometrie der Gehäuse so angeordnet ist, dass alle rückverfolgbaren Wege an Teil- oder Umspritz-Schnittstellen zwischen der Außenseite der Baugruppe zur Innenseite der Verbindungsschnittstellen sowie alle rückverfolgbaren Wege an Teil- oder Umspritz-Schnittstellen zwischen den zwei oder mehr Verbindungsschnittstellen eine äußere Umspritzung auf einem inneren Substratteil enthalten, sei es dieses Substratteil eines der starren Gehäuse oder die elektrischen Kontakte oder die Leiterplatte.
Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, bei der das Umspritzmaterial chemisch entweder mit den elektrischen Kontakten einer oder mehrerer Verbindungsschnittstellen und/oder einem oder mehreren der Teile des starren Gehäuses verbunden ist. Dies wird entweder durch die Verwendung von Bindemitteln, einem Vulkanisierungsverfahren oder chemisch kompatiblen Materialien zwischen den starren Gehäusen und der Umspritzung erreicht. Äußere Umspritzungen auf einem inneren Substrat sind kritisch für den Verbindungsprozess, d. h. durch die Geometrie der Erfindung, eine Geometrie, die nach dem Stand der Technik normalerweise innere Umspritzungen erfordern würde, d. h. der Innendurchmesser der fertigen Geometrie im Substratmaterial und der Außendurchmesser der fertigen Geometrie im Umspritzmaterial, wodurch sich das Umspritzmaterial während des Abkühlungsprozesses nach dem Einspritzen vom Substrat wegziehen würde. Die durchgehende Umspritzung ist so geformt, dass eine als äußere Umspritzung ausgebildete Dichtungsfläche auf einem inneren durchgehenden und konvexen Substratteil zwischen jedem inneren Bereich der integrierten Verbindungsschnittstellen und von der Außenseite der Baugruppe zu jedem inneren Bereich der integrierten Verbindungsschnittstellen liegt.
Eine weitere Ausführung der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der die durchgehende Umspritzung aus einem Niederdruck-Heißschmelzmaterial besteht. Dies ist besonders vorteilhaft bei elektrischen Kontakten, die nicht vollständig abgedichtet werden können, indem sie im Umspritzwerkzeug aufgenommen und eingeschlossen werden, da das unter hohem Druck eingespritzte Material an den Kontakten vorbeigepresst würde.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der die elektrischen Kontakte einer oder mehrerer Verbindungsschnittstellen durch Verdrahtung verbunden sind. Dies wäre dann der Fall, wenn die elektrische Belastung der Kontakte für eine Leiterplatte zu hoch ist oder wenn die Muster der elektrischen Kontakte die Überlagerung der beiden Verbindungsschnittstellen auf einer einzigen Leiterplatte nicht zulassen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der die elektrischen Kontakte einer oder mehrerer Verbindungsschnittstellen mittels starrer, flexibler, gestanzter und geformter Verteilerteile oder gebogener halbflexibler Drahtteile verbunden sind. Diese Ausführung kann bei einem Produkt mit sehr hohen Produktionsmengen oder hohen elektrischen Anforderungen, die durch Crimpverbindungen auf der Verdrahtung oder durch Einpressen in eine Leiterplatte erschwert würden, vorteilhaft sein.
Figurenliste
Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, werden deren Besonderheiten in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und hier ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Absicht nicht darin besteht, die Erfindung auf die beschriebenen besonderen Ausführungsformen zu beschränken.

43 zeigt eine Ausführung mit drei Verbindungsschnittstellen und einem drehbaren Schutzdeckel gekippt und von oben.
44a zeigt eine Ausführungsform mit zwei Verbindungsschnittstellen und einem drehbaren, seitlich geneigten Schutzdeckel.
44b zeigt die Ausführung aus 44a von der Seite im Querschnitt, wobei der Deckel und die Blattfeder entfernt wurden.
45a zeigt eine Ausführungsform mit zwei Verbindungsschnittstellen, wobei die Komponenten noch nicht zusammengebaut sind.
45b zeigt die Ausführung aus 45a im zusammengebauten Zustand, vor dem durchgehenden Umspritzen.
45c zeigt die Baugruppe aus 45b im Querschnitt.
46a zeigt eine Detailansicht einer Ausführungsform mit drei Verbindungsschnittstellen im zusammengebauten Zustand, bevor die durchgehende Umspritzung aufgebracht wurde.
46b zeigt die Baugruppe aus 46a im Querschnitt.
47a zeigt eine Ausführung mit einem Auswurfsystem im Querschnitt.
47b zeigt eine Ausführung nach ISO 12098:2004-02 im Querschnitt.
48a zeigt eine Ausführung von vorne, bei der der Deckel und die Feder entfernt sind.
48b zeigt die Baugruppe aus 48a im Querschnitt.
48c zeigt eine Ausführung von der Rückseite mit einer einzigen Verbindungsschnittstelle zum Kabelbaum.
48d zeigt die Baugruppe aus 48c im Querschnitt.
48e zeigt eine Ausführung von der Rückseite mit zwei Verbindungsschnittstellen zum Kabelbaum.
48f zeigt die Baugruppe aus 48e im Querschnitt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
43 zeigt eine von oben gekippte Ausführung der aktuellen Erfindung, eine Verbindungsschnittstelle (63) auf der linken Seite der Figur ist mit einem drehbaren Schutzdeckel (70) ausgestattet, die durch eine Blattfeder in die Deckelschließstellung vorgespannt ist. Diese Verbindungsschnittstelle (63) ist als elektrische Verbindung zu einem Sattelschlepperanhänger vorgesehen und ist für raue Umgebungen und eine hohe Anzahl von Verbindungszyklen ausgelegt. Die Baugruppe ist auf der rechten Seite mit zwei weiteren Verbindungsschnittstellen (63) ausgestattet, die als Verbindung zum Kabelbaum des Zugfahrzeugs vorgesehen sind und nur im Falle eines Austauschs der abgebildeten Baugruppe zu lösen sind. Es ist daher von großer Bedeutung, dass die kabelbaumseitigen Anschlüsse, die an die beiden rechts liegenden Verbindungsschnittstellen (63) anschließen, durch das Eindringen von Wasser in das abgedichtete Anschlussvolumen nicht korrodiert werden. Diese Eigenschaft ist der Hauptvorteil der Erfindung, da eine chemische Bindung der durchgehenden Umspritzung (65), der starren Gehäuse (64), der elektrischen Kontakte (66) und/oder der Leiterplatte (67) ohne Beeinträchtigung oder Einschränkung der Materialien der starren Gehäuse (64) erreicht werden kann. D. h. die starren Gehäuse (64) sind durch Verbindungsteile und/oder Rastverbindungen miteinander fixiert und daher für ihre Fixierung aneinander nicht von der durchgehenden Umspritzung (65) abhängig. Dies hat den Vorteil, dass die Materialauswahl der durchgehenden Umspritzung (65) unabhängig von der Materialauswahl der starren Gehäuse (64) getroffen werden kann und somit weiche oder anderweitig unbrauchbare Materialien wie vulkanisierter Gummi zur Abdichtung der Baugruppe verwendet werden können.
44a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung ähnlich der in 43 gezeigten Variante, wobei die Ausführungsform nur eine Verbindungsschnittstelle (63) zum Kabelbaum des Zugfahrzeugs aufweist. Es ist zu erkennen, dass bei geschlossenem drehbaren Schutzdeckel (70) und bei Einsetzen eines abgedichteten Gegensteckers in die Verbindungsschnittstelle (63) auf der rechten Seite der Baugruppe keine Feuchtigkeit in das Innenvolumen der Verbindungsbereiche eindringen kann, da die Außenflächen durch die starren Gehäuse (64) und die durchgehende Umspritzung (65) geschlossen und ununterbrochen sind.
44b zeigt den Zusammenbau in 44a von der Seite und im Querschnitt bei abgenommenem Deckel und abgenommener Deckelfeder. Für die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass die Verbindungsschnittstelle (63), die durch den drehbaren Schutzdeckel (70) verschlossen ist, aufgrund rauer Umgebungsbedingungen Feuchtigkeit ausgesetzt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass es im umspritzten Bereich keine inneren Leervolumina gibt und dass ein offener Weg von der Innenseite einer Verbindungsschnittstelle (63) durch den inneren Bereich des starren Gehäuses (64) zur Innenseite einer anderen Verbindungsschnittstelle (63) der Baugruppe nicht verfolgt werden kann. Das heißt, es gibt keine Wege, die es der Kapillarwirkung von Feuchtigkeit erlauben können, sich zwischen den inneren Volumina der Verbindungsschnittstellen (63) oder von außen zu einer der Verbindungsschnittstellen (63) zu bewegen. Diese Eigenschaft ist im Hinblick auf den Herstellungsprozess insofern wichtig, als selbst wenn die Geometrie auf andere Weise hergestellt werden könnte, nur eine chemisch gebundene Geometrie keine Abstände zwischen den Bereichen verschiedener Materialien aufweist, wie z. B. zwischen zusammengesetzten Teilen oder zwischen Umspritzungen, die keine chemische Bindung zwischen dem Substrat und dem Umspritzmaterial aufweisen. Tests zeigen, dass chemische Bindungen in Umspritzungen am besten durch äußere Umspritzungen auf einem inneren Substrat gebildet werden, d. h. die innere Geometrie der fertigen Baugruppe muss das Substratmaterial sein und die äußere Geometrie der fertigen Baugruppe muss das Umspritzmaterial sein, wobei sich das Umspritzmaterial während des Abkühlungsprozesses nach dem Einspritzen vom Substrat wegziehen würde, wenn es sich auf der Innenseite des Substrats befände, wodurch die chemische Bindung abgebaut würde oder nicht zustande käme. Die Substratoberflächen der durchgehenden Umspritzung sind so geformt, dass eine als äußere Umspritzung auf einem inneren durchgehenden und konvexen Substratteil ausgebildete Dichtungsfläche zwischen jedem inneren Bereich der integrierten Verbindungsschnittstellen (63) und von der Außenseite der Anordnung zu jedem inneren Bereich der integrierten Verbindungsschnittstellen (63) liegt. Das heißt, eine äußere Umspritzung liegt entlang jedes möglichen Pfades, über den Feuchtigkeit transportiert werden könnte.
Die integrierte Dichtung (68) ist als Innendichtung für den gekoppelten Zustand des Verbindungssystems für die linke Verbindungsschnittstelle (63) ausgeführt. Die integrierte Dichtung (68) ist wichtig für den Einfallsreichtum und die Nützlichkeit der vorliegenden Erfindung, da das Aufspritzen dieser Dichtung oft durch Kundenanforderungen erforderlich ist, um den unverlierbaren Zustand dieses Teils zu gewährleisten. Da die innere Dichtung in jedem Fall aufgespritzt werden muss, werden die zusätzlichen Kosten, die mit der Verwendung der durchgehenden Umspritzung (65) nach der vorliegenden Erfindung verbunden sind, minimiert, jedoch werden die erhöhten Dichtungseigenschaften des Endproduktes durch die Möglichkeit, gebundenen vulkanisierten Gummi als Dichtungsmaterial zu verwenden, stark erhöht.
45a zeigt eine Ausführung der Erfindung vor dem Zusammenbau. Die Unterbaugruppe, bestehend aus der Leiterplatte (67) und den elektrischen Kontakten (66) für alle Verbindungsschnittstellen (63), ist vorbereitet, und die beiden starren Gehäuse (64) sind auf der entsprechenden Seite für den Zusammenbau positioniert.
45b zeigt die Ausführung in 45a im montierten Zustand. Rastverbindungen sichern die beiden starren Gehäuse (64) gegeneinander, und die Positioniergeometrie sichert die Leiterplatte (67) von beiden Seiten so, dass ihre Lage zu den starren Gehäusen (64) fixiert ist. Dies ist von großem Vorteil, da die Materialauswahl der durchgehenden Umspritzung (65) nun völlig unabhängig von den mechanischen Festigkeitseigenschaften der Baugruppe getroffen werden kann. Das heißt, die durchgehende Umspritzung (65) ist nicht für die mechanische Fixierung der elektrischen Kontakte (66) oder irgendeines anderen tragenden Teils verantwortlich und kann daher allein aufgrund ihrer Dichtungseigenschaften und ihrer Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse ausgewählt werden. Insbesondere wärmehärtende Kautschuke können chemisch mit fast jedem Trägermaterial verbunden werden, jedoch sind ihre mechanischen Eigenschaften sowie die erreichbaren Fertigungstoleranzen im Allgemeinen für die Anwendung in Automobil-Steckverbindungen oder anderen Präzisionsanwendungen nicht ausreichend. Da der in 45b gezeigte Zusammenbau bereits mechanisch einwandfrei und vollständig ist, kann für die Herstellung der durchgehenden Umspritzung (65) jedes beliebige Material verwendet werden, wodurch eine viel größere Auswahl an verfügbaren Materialien sowie eine viel höhere Dichtwirkung im Endprodukt erzielt werden kann.
45c zeigt den Zusammenbau in 45b im Querschnitt. Es ist zu beachten, dass alle Innenvolumina durch Durchflussöffnungen (69) verbunden sind, sodass das Material der durchgehenden Umspritzung (65) alle Komponenten und Wege für die Übertragung von Feuchtigkeit erreichen kann. Es ist zu sehen, dass die Rastgeometrie die durchgehenden Außendurchmesser und Oberflächen nicht bricht, sodass die Innenvolumina der Baugruppe durch chemische Bindung des Substratmaterials an die durchgehende Umspritzung (65) vor der äußeren Umgebung geschützt werden können.
46a ist eine Detailansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit drei Verbindungsschnittstellen (63), bei der die starren Gehäuse (64) zusammengeschnappt sind und so die Leiterplatte (67) und die elektrischen Kontakte (66) fixieren, wobei die durchgehende Umspritzung (65) jedoch noch nicht aufgebracht wurde. Verschiedene Durchflussöffnungen (69) sind sichtbar, ebenso wie durchgehende konvexe Dichtungsflächen (71) zur chemischen Verbindung der durchgehenden Umspritzung (65) mit den Substratteilen und zur Erleichterung der Dichtwirkung durch die Druckkraft durch die Schrumpfung des Umspritzmaterials. Man beachte, dass die durchgehenden konvexen Dichtungsflächen (71) nicht durch die Fenster in den starren Gehäusen (64) für die Rastgeometrie unterbrochen werden.
46b zeigt die Baugruppe in 46a im Querschnitt. Die Rastgeometrie ist ebenso sichtbar wie die durchgehenden konvexen Dichtungsflächen (71) nach jeder Verbindungsschnittstelle (63) sowie die Durchflussöffnungen (69) im unteren starren Gehäuse (64) für die Einspritzung einer internen integrierten Dichtung (68).
47a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt, bei der weitere Funktionsteile an der Baugruppe angebracht sind, wie z. B. ein federbelastetes Auswerfersystem und eine Endkappe für die Kontakte, die mit Ultraschall eingeschweißt wurden. Dies verdeutlicht einen Vorteil der Erfindung, dass die durchgehende Umspritzung (65) auf beiden Seiten dem vielseitigeren Material der starren Gehäuse (64) gegenüberliegt, da mit dem harten Kunststoff der starren Gehäuse (64) mehr Verbindungsmethoden für zusätzliche Teile angewendet werden können als mit den weichen und verklebungsresistenten Materialien der durchgehenden Umspritzung (65). Das Material der durchgehenden Umspritzung (65) wird während des Spritzvorgangs durch das Umspritzwerkzeug, die elektrischen Kontakte (66) und die starren Gehäuse (64) eingegrenzt, sodass für zusätzliche Funktionalitäten benötigte Volumina erhalten bleiben, wie an dem durch die Leiterplatte (67) und weit in das Volumen der durchgehenden Umspritzung (65) hineinragenden Einbauvolumen für die Mitte des Auswerfersystems zu erkennen ist.
47b zeigt eine Ausführung der Erfindung im Querschnitt, bei der für die Kontakte eine Endkappe eingebaut wurde, die mittels Ultraschalles eingeschweißt wurde. Man beachte, dass, wie in 47a, alle durchgehenden konvexen Dichtungsflächen (71) umspritzt wurden, wodurch eine hermetische Abdichtung aller Wege der Feuchtigkeitsleitung von einer Verbindungsschnittstelle (63) zur anderen geschaffen wurde.
48a zeigt eine Ausführung der Erfindung von vorne, wobei die sichtbare Verbindungsschnittstelle (63) der Steckverbindung zum Sattelzugmaschinenanhänger nach ISO 12098:2004-02 ist.
48b zeigt die Ausführungsform und Sichtweise von 48a mit einem Querschnitt unmittelbar vor der Leiterplatte (67), sodass die Leiterplatte (67) sichtbar ist, sowie die erforderliche Gehäuseform zur Schaffung der Geometrie für die Verbindungsschnittstelle (63) in 48a. Diese Figur zeigt den Einfallsreichtum und die Nützlichkeit der Erfindung insofern, als ohne die vorliegende Erfindung die starren Gehäuse (64) sowohl groß genug sein müssten, um die Leiterplatte (67) aufzunehmen, als auch ihrerseits in dem abgedichteten Gehäuse geschlossene Volumina schaffen würden, in denen Kondenswasserbildung auftreten könnte, und dass die Dichtungs- und Anschlussteile in der Baugruppe enthalten sein müssten, um die durchgehende Umspritzung (65) zu ersetzen, die keine leeren Volumina enthält, in denen sich Feuchtigkeit oder Verunreinigungen ansammeln könnten. Bei der gegenwärtigen Erfindung kann sich die Leiterplatte (67) über die Silhouette der Verbindungsschnittstellen (63) hinaus erstrecken, da sie geschützt und abgedichtet in der durchgehenden Umspritzung (65) eingeschlossen wird.
48c zeigt eine Ausführung der Erfindung von der Rückseite, wobei die sichtbare Verbindungsschnittstelle (63) ein einziger Stecker zum Kabelbaum des Zugfahrzeugs ist.
48d zeigt die Ausführungsform und Sichtweise von 48c mit einem Querschnitt unmittelbar vor der Leiterplatte (67), sodass die Leiterplatte (67) sichtbar ist, sowie die erforderliche Gehäuseform zur Schaffung der Geometrie für die Verbindungsschnittstelle (63) in 48d. Diese Figur zeigt den Einfallsreichtum und die Nützlichkeit der Erfindung insofern, als ohne die vorliegende Erfindung die starren Gehäuse (64) sowohl groß genug sein müssten, um die Leiterplatte (67) aufzunehmen, als auch ihrerseits in dem abgedichteten Gehäuse geschlossene Volumina schaffen würden, in denen Kondenswasserbildung auftreten könnte, und die Dichtungs- und Anschlussteile in die Baugruppe einbezogen werden müssten, um die durchgehende Umspritzung (65) zu ersetzen, die keine leeren Volumina enthält, in denen sich Feuchtigkeit oder Verunreinigungen ansammeln könnten. Bei der gegenwärtigen Erfindung kann sich die Leiterplatte (67) über die Silhouette der Verbindungsschnittstellen (63) hinaus erstrecken, da sie geschützt und abgedichtet in der durchgehenden Umspritzung (65) eingeschlossen wird.
48e zeigt eine Ausführung der Erfindung von der Rückseite, wobei die sichtbaren Verbindungsschnittstellen (63) zwei Anschlüsse an den Kabelbaum des Zugfahrzeugs sind
48f zeigt die Ausführungsform und Sichtweise von 48e mit einem Querschnitt unmittelbar vor der Leiterplatte (67), sodass die Leiterplatte (67) sichtbar ist, sowie die erforderliche Gehäuseform, um die Geometrie für die Verbindungsschnittstelle (63) in 48e zu schaffen. Diese Figur zeigt den Einfallsreichtum und die Nützlichkeit der Erfindung insofern, als ohne die vorliegende Erfindung die starren Gehäuse (64) sowohl groß genug sein müssten, um die Leiterplatte (67) aufzunehmen, als auch ihrerseits in dem abgedichteten Gehäuse geschlossene Volumina schaffen würden, in denen Kondenswasserbildung auftreten könnte, und die Dichtungs- und Anschlussteile in die Baugruppe einbezogen werden müssten, um die durchgehende Umspritzung (65) zu ersetzen, die keine leeren Volumina enthält, in denen sich Feuchtigkeit oder Verunreinigungen ansammeln könnten. Bei der gegenwärtigen Erfindung kann sich die Leiterplatte (67) über die Silhouette der Verbindungsschnittstellen (63) hinaus erstrecken, da sie geschützt und abgedichtet in der durchgehenden Umspritzung (65) eingeschlossen wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckverbindung, die ein Steckdosengehäuse, einen drehbaren Schutzdeckel und eine nichtlineare Knickfeder aufweist, deren Kraft in einer Deckelschließrichtung über eine Wirkungslinie durch die beiden Auflagepunkte der nichtlinearen Knickfeder vorgespannt ist, wobei ein flexibles elastisches Element als Kompensator gegen thermische Ausdehnungen und Zusammenziehungen des Federspeichersystems wirkt.
Stand der Technik
US 3 419 297 A zeigt ein Verfahren zum Verbinden von Metall- und Kunststoffkomponenten, bei dem eine nietartige Struktur unterschiedliche Wärmeausdehnungen der gestapelten Elemente ausgleicht.
US 3 989 471 A zeigt ein Gehäuse für einen Katalysator, wobei eine Maschenstruktur zwischen verschiedenen Laminaten der Gehäusestruktur unterschiedliche Wärmeausdehnungsraten im Gehäuse zulässt.
US 3 675 376 A besteht aus einem Ausgleichsbalken für thermische Ausdehnungen, bei dem zwei Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten über ein Drucklager und ein Gestänge verbunden sind, um bei unterschiedlichen Temperaturen die gleiche Länge des Balkens zu erhalten.
In ähnlicher Weise zeigt US 3 412 551 A drei konzentrisch angeordnete Zylinder, die an entgegengesetzten Enden verbunden sind, wobei sich die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gegenseitig ausgleichen, um die gleiche Länge der Struktur zu erhalten.
In den USA 2 597 270 A hält eine flüssigkeitsgefüllte Kammer die Spannung in einem Kabel aufrecht, indem Flüssigkeit durch eine Reihe von Kammern geleitet wird, um Spannungen, die aufgrund thermischer Kontraktion zu hoch sind, wieder aufzulösen, und eine starke Feder füllt die Kammer bei wärmeren Temperaturen wieder auf.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine elektrische Steckverbindung, die ein Steckdosengehäuse, einen drehbaren Schutzdeckel und eine nichtlineare Knickfeder umfasst, deren Kraft in einer Deckels-Schließrichtung über eine Wirkungslinie durch die beiden Lagerpunkte der nichtlinearen Knickfeder vorgespannt ist, wobei ein flexibles elastisches Element als Kompensator gegen thermische Ausdehnungen und Zusammenziehungen des Federbelastungssystems wirkt. Die Erfindung vereinfacht den Stand der Technik, soweit es sich um druckbelastete Federn handelt, für die die Erfindung anwendbar ist, erheblich.
Eine Ausführung des Designs umfasst eine elektrische Steckverbindung, die ein Steckdosengehäuse, einen drehbaren Schutzdeckel und eine nichtlineare Knickfeder umfasst, deren Kraft in einer Deckelschließrichtung über eine Wirkungslinie durch die beiden Lagerpunkte der nichtlinearen Knickfeder vorgespannt ist, wobei ein flexibles elastisches Element entweder als ein integraler Teil der nichtlinearen Knickfeder oder als ein auslenkbares oder komprimierbares Teil des drehbaren Schutzdeckels oder Steckdosengehäuses oder als ein separates Teil als eine Feder wirkt, die eine Kraft in der Richtung parallel zur Axialkraft der nichtlinearen Knickfeder auf die nichtlineare Knickfeder bereitstellt. Die Federkraft der Knickfeder ist in der Stellung mit geschlossenem Deckel, in der die Feder nicht geknickt ist, viel höher als in der Stellung mit geöffnetem Deckel, in der die Feder auf Biegung belastet wird. In jeder anderen Stellung des Deckels als in der Stellung mit geschlossenem Deckel ist die Feder auf Biegung belastet und weist eine Federkraft auf, die mit anderen Federn vergleichbar ist, die bei der Anwendung von Deckelfedern für Kraftfahrzeug-Anhänger-Zug-Verbindungen verwendet werden. Im nicht geknickten Zustand der Feder ist die von der Feder ausgeübte Federkraft jedoch zehnmal höher als die einer Standard-Schraubenfeder derselben Größe. Diese Federkraft ist jedoch insofern geometrisch definiert, als der Druckbereich der Feder sehr klein ist und die Strukturteile des Steckverbindung tatsächlich die Teile sind, die sich unter dieser Belastung durchbiegen. Geringe Spalttoleranzen zwischen Teilen wie dem Schutzdeckel um seinen Lagerstift, die Biegung des Gehäuses und die Kompression der elastischen Dichtungen ermöglichen es, eine Vorspannkraft in den Teilen der Baugruppe in der Position mit geschlossenem Deckel zu erzeugen. Die Federkraft der Knickfeder ist so hoch, dass die kombinierte Durchbiegung der Teile typischerweise ca. 1 mm beträgt, auch wenn Gehäuseteile und Deckel, wie üblich, aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt sind.
Der Temperaturbereich von elektrischen Steckverbindungen für Kraftfahrzeuge ist sehr breit, typischerweise -40 °C bis 100 °C, und daher muss die Wärmeausdehnung des Systems berücksichtigt und kompensiert werden. Die Wärmeausdehnung von Kunststoff ist höher als die von Stahl, und da die Kompression in der Feder im Vergleich zur Durchbiegung der Teile sehr gering ist, führen erhöhte Temperaturen zu einer Verringerung der Vorspannkraft des Schutzdeckels im geschlossenen Zustand, da die Größe der Kunststoffbaugruppe im Vergleich zur relativen Größe der Feder bei höheren Temperaturen zunimmt.
Das flexible elastische Element wird entweder zusammengedrückt oder gebogen, typischerweise, bis eine Blockierposition erreicht ist und höhere Druck- und Biegekräfte auf die Gehäuseteile abgeleitet werden können. Die Blockierstellungen schützen auch das Material des flexiblen elastischen Elements davor, in den plastischen Verformungsbereich überlastet zu werden, d. h. das flexible elastische Element sollte nach Wegnahme der Belastung in seine ursprüngliche Form zurückkehren. In den meisten Fällen und bei den meisten Temperaturen wird das biegeelastische Element in seine Blockierstellung zusammengedrückt oder gebogen, nur bei sehr hohen Temperaturen würden sich die Isolierteile in einen Bereich ausdehnen, in dem das biegeelastische Element die Unterschiede in den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe ausgleichen müsste, und die Knickfeder würde durch das biegeelastische Element nach vorne geschoben oder in ihrer Länge vergrößert. Im Falle einer Kompensation durch das flexible elastische Element wäre die Belastung der Gehäuseteile und die anschließende Schließkraft auf den Deckel wesentlich geringer als bei einer Belastung der Teile durch die Knickfeder, jedoch bliebe der Deckel aufgrund der Kraft, die durch die Biegung oder Kompression des flexiblen elastischen Elements entsteht, geschlossen. Wenn die Temperaturausgleichsvorrichtung nicht vorhanden wäre, könnte der Deckel aufgezogen werden oder sich im Zustand des geschlossenen Deckels in einem Zustand ohne Vorspannung befinden.
Eine weitere Ausführung der Erfindung weist eine elektrische Steckverbindung auf, wobei das flexible elastische Element ein Hebel oder eine andere Form einer biegsamen Geometrie ist, die in das Steckdosengehäuse integriert oder daran befestigt ist. Diese Variante ist sehr wirtschaftlich, da die auslenkbare Geometrie ohne zusätzliche Kosten in die Geometrie bestehender Teile wie des Schutzdeckels oder des Gehäuses integriert werden kann.
Eine weitere Ausführung der Erfindung ist eine elektrische Steckverbindung, bei der das flexible elastische Element eine flache Feder ist, die in Biegung, Kompression oder einer Kombination von beidem vorgespannt und entweder am Steckdosengehäuse oder an dem drehbaren Schutzdeckel befestigt ist. Durch die Verwendung von Metallteilen, entweder separat oder integriert mit bestehenden Teilen, können die durch das flexible elastische Element erzeugten Kräfte über einen größeren Temperaturbereich höher sein.
Eine weitere Ausführung der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung, bei der das flexible elastische Element ein offenes Querprofil ist, das mit der nichtlinearen Knickfeder integriert ist. Diese Ausführung ist besonders nützlich wegen ihrer kompakten Größe, dem großen Einfederungsbereich und der hohen Federkraft. Diese Geometrie wird in ein bestehendes Teil integriert und ist daher wirtschaftlich in der Herstellung.
Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Steckverbindung, bei der das flexible elastische Element eine verformbare Geometrie ist, die in den drehbaren Schutzdeckel integriert oder daran befestigt ist. In dem Deckel können sehr hohe Biegekräfte erzeugt werden, da im Allgemeinen mehr Platz für das flexible elastische Element zur Verfügung steht und der durch die Drehung des Schutzdeckels beanspruchte Raum in der höheren Baugruppe beansprucht wird, sodass eine Vergrößerung des Mechanismus des flexiblen elastischen Elements die Verwendbarkeit des Produkts nicht beeinträchtigt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, wobei das flexible elastische Element eine Elastomerfläche, ein Elastomerelement, eine Umspritzung oder ein Teil ist, das an der Buchse befestigt oder angebracht ist, die den drehbaren Schutzdeckel oder die nichtlineare Knickfeder aufnimmt, die sich unter der Federkraft der nichtlinearen Knickfeder verformt. Da sowohl das Gehäuse als auch der Deckel im Allgemeinen Elastomerteile haben, die Dichtfunktionen übernehmen, kann diese Art von flexiblem elastischem Element auch in bestehende Teile der Baugruppe integriert werden.
Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Steckverbindung, bei der das flexible elastische Element eine Druck- oder Torsionsfeder ist, die mit dem Steckdosengehäuse, dem drehbaren Schutzdeckel oder der nichtlinearen Knickfeder fest verbunden, angebracht oder integriert ist, und die durch die axiale Federkraft der nichtlinearen Knickfeder ausgelenkt oder zusammengedrückt wird. Diese Varianten der Erfindung können eine Kraft über einen viel breiteren Bewegungsbereich erzeugen, sind aber wegen der höheren Kosten für zusätzliche Teile nicht die erste Wahl.
Figurenliste
Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, werden deren Besonderheiten in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und hier ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Absicht nicht darin besteht, die Erfindung auf die beschriebenen besonderen Ausführungsformen zu beschränken.

49 zeigt eine gekippte und von der Seite gedrehte Ausführung im Zustand mit geschlossenem Deckel.
50 zeigt eine Ausführung im Querschnitt von der Seite im Zustand mit geschlossenem Deckel.
51 zeigt die Ausführung gekippt und von oben im Zustand mit geschlossenem Deckel.
52a zeigt eine gekippte und von der Seite geöffnete Ausführung im Zustand mit geöffnetem Deckel.
52b zeigt die Ausführung aus 51a im gleichen Winkel im Querschnitt.
53a zeigt die Ausführung der Knickfeder mit einem integrierten flexiblen elastischen Element schräg und von der Seite geneigt.
53b zeigt die Ausführungsform der Knickfeder mit einem integrierten flexiblen elastischen Element von der Seite.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
49 zeigt eine Ausführung der Erfindung von der Seite mit dem drehbaren Schutzdeckel (73) in der geschlossenen Stellung und der nichtlinearen Knickfeder (74) im nicht geknickten Zustand. Das flexible elastische Element (76) befindet sich im nicht geknickten Zustand, wobei jedoch zu verstehen ist, dass unter Last diese hebelartige Geometrie nach rechts gebogen würde, bis sie mit den beiden Verriegelungsflächen (77) kollidiert, wodurch die erhöhte Kraft auf das Steckdosengehäuse (72) übertragen würde, wodurch eine weitere Auslenkung des flexiblen elastischen Elements (76) verhindert und dieses vor einer plastischen Verformung geschützt würde.
50 zeigt die Erfindung im Querschnitt von der Seite, wobei sich der drehbare Schutzdeckel (73) in der geschlossenen Stellung und die nichtlineare Knickfeder (74) im nicht geknickten Zustand befinden. Das flexible elastische Element (76) befindet sich im nicht geknickten Zustand, wobei jedoch zu verstehen ist, dass diese Art von Rasthakengeometrie unter Last nach rechts gebogen würde, bis sie mit den beiden Verriegelungsflächen (77) kollidiert. Die Wechselwirkung zwischen der nichtlinearen Knickfeder (74) und den Verbindungen zur umgebenden Geometrie an den Lagerstellen (75), entweder mit dem drehbaren Schutzdeckel (73) oder dem flexiblen elastischen Element (76), das in diesem Fall mit dem Steckdosengehäuse (72) integriert ist, ist eine Halbgelenkverbindung, die keine Momente übertragen kann, sondern nur eine lineare Kraft, die auf einer Linie übertragen wird, die durch beide Lagerstellen (75) der nichtlinearen Knickfeder (74) verläuft. Bei höheren Temperaturen vergrößert sich der Abstand zwischen den beiden Lagerstellen (75) im Verhältnis zur Vergrößerung des Abstandes zwischen den Enden der Feder, was die Notwendigkeit der Erfindung bei hohen Temperaturen veranschaulicht. Ebenso wird die Druckkraft, die sich in der geschlossenen Stellung in der nichtlinearen Knickfeder (74) aufbaut, durch die Festigkeit des Gehäuses und den verringerten Abstand zwischen den Lagerstellen (75) bei kalten Temperaturen begrenzt, indem, wenn der Abstand zwischen den Lagerstellen (75) bei niedrigen Temperaturen zu gering ist, die nichtlineare Knickfeder (74) nicht aus der geknickten Stellung in die nicht geknickte Stellung zurückkehren kann, wenn der drehbare Schutzdeckel (73) in seine geschlossene Stellung zurückkehrt. Dies zeigt eine weitere Funktion der Erfindung, da die zum Biegen des flexiblen elastischen Elements (76) erforderliche Kraft geringer ist als die zunehmende Federkraft, da die nichtlineare Knickfeder (74) bei der Rückkehr in ihren geraden, nicht geknickten Zustand durch die Auslenkung des flexiblen elastischen Elements (76) sichergestellt wird, dass die nichtlineare Knickfeder (74) in ihren nicht geknickten Zustand zurückkehren kann, wenn der drehbare Schutzdeckel (73) bei niedrigen Temperaturen geschlossen wird.
51 zeigt die Ausführung aus 49 und 50 gekippt und von oben. Dargestellt ist eine Variante der Verriegelungsflächen (77), die so in den Montageflansch des Steckdosengehäuses (72) integriert sind, dass die Kraft der nichtlinearen Knickfeder (74) auf die Montageplatte der elektrischen Steckdose übertragen werden kann, jedoch jede Geometrie, die die Bewegung des flexiblen elastischen Elements (76) begrenzt, als Verriegelungsfläche (77) nutzbar wäre.
52a zeigt den gleichen Betrachtungswinkel und die gleiche Ausführung wie 49, jedoch befinden sich der drehbare Schutzdeckel (73) im offenen Zustand und die nichtlineare Knickfeder (74) im gebogenen und geknickten Zustand. Die Druckfederkraft kann nur in einer Linie zwischen den Lagerstellen (75) übertragen werden, da die Halbgelenksendbedingungen keine Übertragung von Biegemomenten zulassen. Die Federkraft ist im gebogenen Zustand viel geringer, und es ist in der Tat wünschenswert, dass sich das flexible elastische Element (76) in diesem Zustand von der Verriegelungsfläche (77) trennt, um die Schließeigenschaften der Vorrichtung bei niedrigen Temperaturen zu verbessern.
52b zeigt die Ausführung und den Blickwinkel aus 52a im Querschnitt. Die Halbgelenkverbindungen an den Lagerstellen (75) lassen eine Verdrehung der nichtlinearen Knickfeder (74) gegenüber der übrigen Geometrie der Baugruppe zu und können daher keine Drehmomente oder Biegemomente zwischen den Teilen übertragen. Man beachte, dass die Verriegelungsflächen (77) in einem Winkel zur Rückseite des flexiblen elastischen Elements (76) stehen, damit sich das Ende der hebelartigen Geometrie bei einer geneigten Drehverformung zur Seite biegen kann.
53a zeigt eine schräge Seitenansicht einer nichtlinearen Knickfeder (74), wobei das flexible elastische Element (76) mit der nichtlinearen Knickfeder (74) als offenes Querprofil integriert ist, d. h. eine flexible Geometrie, die sich in sich selbst zurückschließt, um zwei Verriegelungsflächen (77) zu erzeugen. Wenn sich die Druckkräfte entlang der Länge der Feder aufbauen, verringert sich der Abstand zwischen den Verriegelungsflächen (77), bis sie einander berühren, wonach die Kräfte weiter zunehmen können, bis ein Knicken auftreten kann, wodurch sich wiederum der Deckel der elektrischen Steckverbindung öffnen kann.
53b zeigt die nichtlineare Knickfeder (74) aus 53a von der Seite, um die Funktion des flexiblen elastischen Elements (76) zu veranschaulichen und zu zeigen, dass die Verriegelungsflächen (77) mit der Struktur der Feder übereinstimmen, um ein Knicken der Federgeometrie zu ermöglichen. Die Federstruktur könnte in der Blockierstellung Verriegelungen enthalten, wenn ein Rutschen an den Verriegelungsflächen (77) auftritt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
3: führungskurvengesteuerter Verriegelungsmechanismus
5: Mitnehmer
7: Verriegelungshebel
9: Eingriffswinkel
11: Deckelfeder
13: hohe Rast
15: Verriegelungsfläche
17: Deckeldichtung
19: Abflachung
21: Deckelblockierung
23: Schutzdeckel
25: Steckdosengehäuse
27: Deckelstift
29: Deckelblockierung
31: transiente Verriegelungsfläche
33: Drehschaltelement
35: Schaltrastmechanismus
37: Schaltblock
39: drehbarer Deckel
41: Diebstahlsicherung
43: Verriegelungsgeometrie
45: Gewindeeinsatz
47: Überwurfklappe
49: Kernkörper
51: erste Umspritzung
53: Kabel
55: Deckel
57: Leiterplatte
59: Endkappe
61: durchgehend konvexe Dichtungsfläche
63: Verbindungsschnittstelle
65: durchgehende Umspritzung
2: Deckel
4: Kontaktoberfläche
6: Verriegelungsfeder
8: Stecker
10: Drehachse des Deckels
12: niedrige Rast bei geöffnetem Deckel
14: Erhebung
16: Drehhebel-Achse
18: Mitnehmerstift
20: Übertragungskraft
22: niedrige Rast bei geschlossenem Deckel
24: Deckeldichtung
26: elastisches Element
28: Rotationslagerbuchse
30: integriertes elastisches Teil
32: Schiebeschaltelement
34: eingebautes Schaltelement
36: eingebauter Rastschalter
38: Gehäuse
40: bewegliche Verriegelungsvorrichtung
42: Verriegelungsteil
44: Verriegelungsfläche
46: Scharnier
48: externes Schloss
50: elektrischer Kontakt
52: zweite Umspritzung
54: Nut
56: zusätzliche Umspritzung
58: Verbindungsschnittstelle
60: Hinterschneidung
62: Zugentlastung
64: starres Gehäuse
66: elektrische Kontakte
67: Leiterplatte
69: Durchflussöffnung
71: Durchgehend konvexe Dichtungsfläche
73: drehbarer Schutzdeckel
75: Lagerstelle
77: Verriegelungsfläche
68: integrierte Dichtung
70: drehbarer Schutzdeckel
72: Steckdosengehäuse
74: nichtlineare Knickfeder
76: flexibles elastisches Element

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 3809289 A1 [0003]
DE 202012100856 U1 [0006, 0009, 0015, 0016, 0087, 0100]
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GB 954379 A [0073]
DE 102011051107 B3 [0101]
US 4036396 A [0102, 0145, 0149]
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JP 3911142 B2 [0143]
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US 3487353 A [0177, 0234]
US 3945708 A [0178, 0235]
EP 1998411 A2 [0179, 0236]
US 8136279 B1 [0180, 0237]
US 3419297 A [0271]
US 3989471 A [0272]
US 3675376 A [0273]
US 3412551 A [0274]
US 2597270 A [0275]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 12098:2004-02 [0144, 0146, 0154, 0252, 0264]

Claims

Elektrische Steckverbindung mit einem stationären Steckdosengehäuse (1), einem drehbaren Verriegelungsteil und/oder Deckel (2) und einem führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3), wobei - der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) eine Kontaktfläche (4), einen Mitnehmer (5) und eine Verriegelungsfeder (6) umfasst, und - die Verriegelungsfeder (6) über den Mitnehmer (5) eine Kraft über die Kontaktfläche (4) ausübt, die wiederum als Drehmoment auf den drehbaren Verriegelungsteil und/oder Deckel (2) während eines Teils oder über die gesamte Bewegung des drehbaren Teils und/oder Deckels (2) zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position wirkt.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, wobei die Schließkraft des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) über ein drehbares Verriegelungsteil wie eine Verriegelungsschelle wirkt, das von dem drehbaren Teil und/oder Deckel (2) getrennt ist, um die Schließkraft des Kontakts von dem drehbaren Teil und/oder Deckel (2) zu lösen und/oder um zu bewirken, dass die Schließkraft des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) auf eine vorübergehend aktivierte Steckverbindung wirkt, die mit der Steckverbindung gepaart ist, die mit dem führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) ausgestattet ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontaktfläche (4) in das drehbare Teil und/oder den Deckel (2) integriert oder daran befestigt ist.
elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Kontaktfläche (4) in das stationäre Steckdosengehäuse (1) integriert oder daran befestigt ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Bewegung des Mitnehmers (5) durch eine Verriegelungsfläche (15) begrenzt ist, sodass der Mitnehmer (5) über einen Bereich seiner Bewegung nicht auf die Kontaktfläche (4) wirkt und die Kraft der Verriegelungsfeder (6) nicht auf die Kontaktfläche (4) übertragen wird.
elektrische Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Mitnehmer (5) und die Verriegelungsfeder (6) als ein einziges Teil integriert sind.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 6, wobei das Einzelteil - ein Stanzbiegeteil oder ein integriertes Teil ist, und/oder - aus einem flexiblen Material wie Metall, Kunststoff oder Elastomer besteht.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schließkraft des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) in der Schließstellung des drehbaren Teils und/oder des Deckels und/oder in der Einsteckposition des Steckers höher ist als in anderen Stellungen des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3).
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wirkungslinie der Normalkraft zwischen der Kontaktfläche (4) und dem Mitnehmer (5) während der Bewegung des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) die Drehachse (10, 16) des drehbaren Teils und/oder Deckels kreuzt, sodass der führungskurvengesteuerte Verriegelungsmechanismus (3) so wirkt, dass er das drehbare Teil und/oder den Deckel (2) über einen Abschnitt seiner Bewegung schließt und das drehbare Teil und/oder den Deckel (2) über einen anderen Abschnitt seiner Bewegung öffnet.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Eingriffswinkel (9) und/oder der Hebelarm um die Drehachse (10, 16) des Kontakts, der Normalkraft zwischen der Kontaktfläche (4) und dem Mitnehmer (5) in der verriegelten Position höher ist als in anderen Positionen der Bewegung des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3).
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kraft des führungskurvengesteuerten Verriegelungsmechanismus (3) zum Öffnen des drehbaren Teils und/oder Deckels (2) gegen eine Deckelfeder (11) wirkt, die zum Schließen des drehbaren Teils und/oder Deckels vorgespannt ist, wodurch das drehbare Teil und/oder der Deckel (2) in einer stabilen oder instabilen offenen Position gehalten wird.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, bei dem das separate drehbare Verriegelungsteil über einen Punkt oder eine Kante auf den Deckel (2) wirkt, wobei die Geometrie mit dem Deckel (2) oder dem separaten drehbaren Verriegelungsteil integriert ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Mitnehmer (5) die Form einer zylindrischen oder konischen Rolle, einer Kugel, eines Keils, eines Flachstößels, einer Klinge oder eines Stanzbiegeprofils hat.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das drehbare Teil und/oder der Deckel (2) durch eine Deckelfeder (11) belastet wird.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 14, wobei die Deckelfeder (11) eine Zugfeder, eine Druckfeder, eine schraubenförmige Schenkelfeder, eine Knickfeder, eine Blattfeder oder eine Elastomerfeder ist.
Elektrische Steckverbindung mit einem integrierten elastischen Teil (30) mit einer Deckeldichtung (24) und einem oder mehreren elastischen Elementen (26) zum Abdichten der Verbindung zwischen einem Steckdosengehäuse (25) und einem drehbaren Schutzdeckel (23) der elektrischen Steckverbindung, wenn sich der drehbare Schutzdeckel (23) im geschlossenen Zustand befindet, wobei - das integrierte elastische Teil (30) aus einem Elastomer oder gummiähnlichen Material besteht und als ein einziges Teil in der Deckeldichtung (24) integriert ist, die entweder am Schutzdeckel (23) oder am Steckdosengehäuse (25) der elektrischen Steckverbindung befestigt ist, und - das integrierte elastische Element (26) in mindestens einer Position seiner Bewegung als Schließvorspannung auf den drehbaren Schutzdeckel (23) wirkt.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 16, wobei das integrierte elastische Teil (30) mehrere elastische Elemente (26) aufweist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 16 oder 17, bei dem das integrierte elastische Teil (30) entweder an den drehbaren Schutzdeckel (23) oder an das Steckdosengehäuse (25) angegossen ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Wirkungslinie des elastischen Elements (26) mit der Drehachse des Deckelstifts (27) oder einer anderen drehfesten Geometrie des drehbaren Schutzdeckels (23) zusammenfällt oder diese überlappt, wenn der drehbare Schutzdeckel (23) aus der geschlossenen Position in die offene Position bewegt wird, sodass eine instabile offene Position des drehbaren Schutzdeckels (23) erzeugt wird, wenn der drehbare Schutzdeckel (23) an einer Deckelblockierung (29) anliegt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Wirkungslinie des elastischen Elements (26) die Drehachse des Deckelstifts (27) oder eine andere drehfeste Geometrie des drehbaren Schutzdeckels (23) kreuzt, wenn der drehbare Schutzdeckel (23) aus der geschlossenen Position in die offene Position bewegt wird, sodass eine stabile offene Position des drehbaren Schutzdeckels (23) erzeugt wird, wenn der drehbare Schutzdeckel (23) an einer Deckelblockierung (29) anliegt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Wirkungslinie des elastischen Elements (26) nicht die Drehachse des Deckelstifts (27) oder eine andere drehfeste Geometrie des drehbaren Schutzdeckels (23) kreuzt, wenn der drehbare Schutzdeckel (23) aus der geschlossenen Position in die offene Position bewegt wird, sodass der drehbare Schutzdeckel (23) sofort schließt, wenn er losgelassen wird.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei mindestens ein Ende des integrierten elastischen Elements (26) entweder am Steckdosengehäuse (25) oder an dem drehbaren Schutzdeckel (23) befestigt ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 22, wobei die Befestigung unter Verwendung von Aufspritzungen, Buchsen, Stiften, Haken oder Befestigungselementen wie Schrauben oder Stiften erfolgt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, bei dem mindestens ein Ende des integrierten elastischen Elements (26) entweder am Steckdosengehäuse (25) oder an dem drehbaren Schutzdeckel (23) befestigt ist, sodass dieses Ende des elastischen Elements (26) in Bezug auf das Teil, an dem es montiert ist, beweglich ist.
Elektrische Steckverbindung mit einem Steckdosengehäuse (25) und einem drehbaren Schutzdeckel (23), wobei die Position eines Schiebeschaltelements (32), eines Drehschaltelements (33) oder eines eingebauten Schaltelements (34) den Verriegelungswinkel des Schutzdeckels (23) in einer offenen Position verändert, und in Kombination mit einer Druck- oder Zugdeckelfeder (11) mit zwei eingespannten Enden, die durch ihre Geometrie und Einspannbedingungen, nur eine Zug- oder Druckkraft entlang einer Wirkungslinie übertragen kann, die durch die beiden eingespannten Enden der Deckelfeder (11) verläuft, wobei die Deckelfeder (11) jedoch keine Biegemomente übertragen kann, wird die Funktionalität des Schutzdeckels (23) derart verändert, dass je nach Stellung des beweglichen oder installierbaren Schaltelements (32, 33, 34), wenn die Öffnungskraft auf den Schutzdeckel (23) aufgehoben ist und sich der Schutzdeckel (23) in seiner offenen Blockierstellung befindet, entweder der Schutzdeckel (23) a. sofort schließt, wenn die Wirkungslinie der Deckelfeder (11) die Drehachse (10) des Deckels noch nicht erreicht hat, da der Schutzdeckel (23) auf seinen maximalen Öffnungswinkel gedreht wurde, b. in einem stabilen offenen Zustand bleibt, wenn die Wirkungslinie der Deckelfeder (11) die Drehachse (10) des Deckels gekreuzt hat, während der Schutzdeckel (23) bis zu seinem maximalen Öffnungswinkel gedreht wurde, oder c. in einem instabilen geöffneten Zustand offenbleibt, sodass eine Vibration oder eine kleine äußere Kraft den Schutzdeckel (23) sofort schließen lässt, wenn die Wirkungslinie der Deckelfeder (11) mit der Drehachse (10) des Deckels zusammenfällt oder diese überschritten hat, während der Schutzdeckel (23) auf seinen maximalen Öffnungswinkel gedreht wurde.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 25, bei dem die Druckdeckelfeder (11) eine Blattfeder ist, die sich aufgrund ihrer Form und der Zwangsbedingungen zuerst knicken muss, damit sich der drehbare Schutzdeckel (23) aus einer Position mit geschlossenem Deckel herausdrehen kann.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 25 oder 26, bei dem die Position des Schaltelements (32, 33, 34) mit einem Schaltrastschalter (35) gesichert ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei dem das Schaltelement (32, 33, 34) versenkt ist, sodass ein Werkzeug erforderlich ist, um seine Position zu ändern.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, bei dem sich ein Schiebeschaltelement (32) translatorisch bewegt, wobei das Schiebeschaltelement (32) entweder in dem Schutzdeckel (23), dem Steckdosengehäuse (25) oder in einem separaten Teil installiert ist und eine oder mehrere transiente Verriegelungsflächen (31) aufweist, die je nach Position des Schiebeschaltelements (32) entweder mit transienten Verriegelungsflächen (31) und/oder Deckelblockierungen (21) auf dem Schutzdeckel (23) oder dem Steckdosengehäuse (25) ausgerichtet oder versetzt sind.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei ein Drehschaltelement (33) eine Drehbewegung mit variablen Verriegelungsflächen für das Drehschaltelement (33) aufweist, der entweder in dem Schutzdeckel (23), dem Steckdosengehäuse (25) oder einem separaten Teil installiert ist, und eine oder mehrere transiente Verriegelungsflächen (31) aufweist, die entweder mit transienten Verriegelungsflächen (31) und/oder Deckelblockierungen (21) auf dem Schutzdeckel (23) oder dem Steckdosengehäuse (25) in Abhängigkeit von der Position des Drehschaltelements (33) ausgerichtet oder versetzt sind.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 25 bis 30, wobei ein eingebautes Schaltelement (34) ein separates Teil ist, das durch seine permanente oder temporäre Installation an dem Schutzdeckel (23) oder dem Steckdosengehäuse (25) oder ein separates Teil eine oder mehrere transiente Verriegelungsflächen (31) aufweist, wobei das Vorhandensein des installierbaren Schaltelements (34) den zulässigen Öffnungswinkel des drehbaren Schutzdeckels (23) reduziert.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 25 bis 31, wobei das Schaltelement (32, 33, 34) aus einer Geometrie an dem Schutzdeckel (23) oder dem Steckdosengehäuse (25) besteht, die mindestens eine transiente Verriegelungsfläche (31) für den Schutzdeckel (23) oder das Steckdosengehäuse (25) aufweist, die abgebrochen werden kann, um die transiente Verriegelungsfläche (31) zu entfernen, wodurch ein größerer maximaler Öffnungswinkel des Schutzdeckels (23) ermöglicht wird, wodurch die Funktion des Schutzdeckels (23) verändert wird.
Elektrische Steckverbindung mit einem Gehäuse (38), einem drehbaren Deckel (39) und/oder einer bewegbaren Verriegelungsvorrichtung (40), wobei die Steckverbindung mit einer Diebstahlsicherung (41) ausgestattet ist, sodass die Bewegung des drehbaren Deckels (39) und/oder der bewegbaren Verriegelungsvorrichtung (40) durch ein bewegbares oder entfernbares Verriegelungsteil (42) behindert werden kann, das mit dem drehbaren Deckel (39) und/oder der bewegbaren Verriegelungsvorrichtung (40) so verriegelt wird, dass eine Trennung eines elektrischen Steckverbindungspaares nicht möglich ist, wenn die Diebstahlsicherung (41) aktiviert ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 33, wobei die bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) eine drehbare Verriegelungsschelle, ein Bajonettring oder ein Verriegelungsring mit Gewinde ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 33 oder 34, wobei das bewegliche Verriegelungsteil (42) eine lösbare oder nicht verlierbare Schraube mit einem Standard- oder Spezialantriebsprofil ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei eine Verriegelungsfläche (44) eine Nicht-Eingriffsposition des beweglichen Verriegelungsteils (42) als Schraube über den gesamten Bewegungsbereich des drehbaren Deckels (39) und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) aufrechterhält, um eine Blockierung der Bewegung des drehbaren Deckels (39) und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) zu verhindern.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, wobei eine Feder als Schraube über den gesamten Bewegungsbereich des drehbaren Deckels (39) und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) die nicht-aktivierte Position des beweglichen Verriegelungsteils (42) aufrechterhält, um eine Blockierung der Bewegung des drehbaren Deckels (39) und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) zu verhindern.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, bei dem das bewegliche Verriegelungsteil (42) durch eine Verriegelung aktiviert wird, die in das Gehäuse (38) durch Zusammenbau, Einpressen, Umspritzen oder andere dauerhafte Mittel integriert ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 33 bis 38, wobei das bewegliche Verriegelungsteil (42) eine Überwurfklappe ist, deren Bewegung mit einer feststehenden Öse verriegelt wird, und die Bewegung der Überwurfklappe durch die Anbringung eines Vorhängeschlosses jeder Art behindert werden kann.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 33 bis 39, wobei das bewegliche Verriegelungsteil (42) zwischen der Verriegelungsgeometrie (43) der Steckverbindungshälften und der Drehachse des drehbaren Deckels (39) und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) so positioniert ist, dass ein gewaltsames Entfernen des beweglichen Verriegelungsteils (42) zu einer Funktionsbeeinträchtigung, Zerstörung oder Nichtbenutzbarkeit des drehbaren Deckels (39) und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) führt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 33 bis 40, wobei das bewegliche Verriegelungsteil (42) eine abnehmbare oder nicht verlierbare Mutter mit einem Standard- oder Spezialantriebsprofil ist, die mit einem Gewinde- oder bajonettartigen Bolzen zusammenwirkt, der am Gehäuse (38), einem Schutzdeckel oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) befestigt ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 41, wobei die Mutter mit einer Versenkung oder Vertiefung zusammenwirkt, um die Bewegung des drehbaren Deckels (39) und/oder einer beweglichen Verriegelungsvorrichtung (40) zu verhindern.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 33 bis 42, wobei das bewegliche Verriegelungsteil (42) in aktivierter Position federbelastet ist, sodass die Diebstahlsicherung (41) immer dann aktiviert wird, wenn der drehbare Deckel (39) und/oder eine bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) in die aktivierte Position bewegt wird, und ein Lösen der Diebstahlsicherung (41) erforderlich ist, um den drehbaren Deckel (39) und/oder eine bewegliche Verriegelungsvorrichtung (40) aus der aktivierten Position zu bewegen.
Elektrische Steckverbindung mit einem Kernkörper (49) mit einem oder mehreren elektrischen Kontakten (50) und einer ersten Umspritzung (51) aus einem elastischen Material, wobei der Kernkörper (49) in einer zweiten Umspritzung (52) aus einem starren Material befestigt ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 44, wobei der elastische Kernkörper (49) aus einem Elastomer hergestellt ist, das eine Härte von weniger als 95 Shore A, gemessen nach DIN ISO 7619-1:2012-02, aufweist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 44 oder 45, wobei der elastische Kernkörper (49) aus einem thermoplastischen Material hergestellt ist und ein nach DIN 53457:1987-10 gemessenen Elastizitätsmodul von weniger als 3200 MPa aufweist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 46, wobei der elastische Kernkörper (49) aus einem Niederdruck-Heißschmelzmaterial hergestellt ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 47, wobei die erste Umspritzung (51) einen Draht, einen Satz von Drähten oder ein Kabel (53) umfasst.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 48, wobei die elektrischen Kontakte (50) und/oder das Kabel (53) teilweise oder vollständig sowohl von der ersten Umspritzung (51) als auch von der zweiten Umspritzung (52) umschlossen sind.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 49, wobei die Kontakte (50) teilweise direkt von der zweiten Umspritzung (52) umschlossen sind.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 50, wobei Hinterschneidungen zwischen der ersten Umspritzung (51) und der zweiten Umspritzung (52) deren Trennung mechanisch verhindern.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 51, bei dem eine Nut (54), die sich in Umfangsrichtung oder kontinuierlich über ein Profil erstreckt, entweder in der ersten Umspritzung (51) oder in der zweiten Umspritzung (52) es einem Spritzwerkzeug ermöglicht, den elastischen Kernkörper (49) so aufzunehmen, dass er durch einen Einspritzdruck der zweiten Umspritzung (52) während des Umspritzvorgangs nicht verformt werden kann.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 52, wobei die Kontakte (50) direkt durch ein Umspritzwerkzeug beim Umspritzen des ersten und des zweiten Umspritzvorgangs enthalten sind.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 53, wobei der elastische Kernkörper (49) ein rundes oder anderes konvex geformtes durchgehendes Profil aufweist, um die Abdichtung zwischen dem elastischen Kernkörper (49) und der zweiten Umspritzung (52) zu erleichtern.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 54, wobei die zweite Umspritzung (52) eine Montagehalterung für einen drehbaren Schutzdeckel (55) mit oder ohne Verriegelungsmechanismus oder vorgespannte Feder bereitstellt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 55, wobei die zweite Umspritzung (52) eine Montagehalterung für eine Verriegelungsvorrichtung wie eine drehbare Verriegelungsschelle, einen Bajonettring, einen Gewindekragen oder andere Arten von Verriegelungsvorrichtungen, durch Anbringen zusätzlicher Teile bereitstellt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 56, wobei zusätzliche Umspritzungen auf die zweite Umspritzung aufgebracht werden (52).
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 57, wobei eine Kabelzugentlastung in dem elastischen Kernkörper (49) und/oder der zweiten Umspritzung (52) eingeschlossen ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 58, wobei die Montagegeometrie für einen drehbaren Deckel (55) und/oder eine Verriegelungsgeometrie, wie z. B. eine drehbare Verriegelungsschelle, ein Bajonettring, ein Gewindekragen oder andere Arten von Verriegelungsvorrichtungen, in die zweite Umspritzung (52) integriert ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 59, wobei die erste Umspritzung (51) gegen den oder die umspritzten Kontakte (50) abgedichtet ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 44 bis 60, wobei die zweite Umspritzung (52) gegen die erste Umspritzung (51) und/oder Kontakt(e) (50) abgedichtet ist.
Elektrische Steckverbindung, die zwei oder mehr Verbindungsschnittstellen (63) und ein starres Gehäuse (64) aufweist, wobei das starre Gehäuse (64) der Steckverbindung aus zwei oder mehr Teilen besteht und die Teile des starren Gehäuses (64) teilweise oder vollständig in einer einzigen durchgehenden Umspritzung (65) eingeschlossen sind, sodass ein offener Weg von der Innenseite einer Verbindungsschnittstelle (63) durch den inneren Bereich des starren Gehäuses (64) zur Innenseite einer anderen Verbindungsschnittstelle (63) der Anordnung nicht verfolgt werden kann.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 62, wobei elektrische Kontakte (66) einer oder mehrerer Verbindungsschnittstellen (63) mittels einer Leiterplatte (67) verbunden sind.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 63, wobei der Bereich zwischen den verschiedenen Verbindungsschnittstellen (63) kein unbesetztes Innenvolumen aufweist, nachdem die Umspritzgeometrie zu der Baugruppe hinzugefügt wurde, sodass der umspritzte Bereich der elektrischen Kontakte (66) und/oder der Leiterplatte (67) nicht der Luft ausgesetzt ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 64, wobei eine oder mehrere der Verbindungsschnittstellen (63) mit einem drehbaren Schutzdeckel (70) verbunden sind.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 65, wobei die durchgehende Umspritzung (65) eine integrierte Dichtung (68) enthält.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 66, bei dem die Teile des starren Gehäuses (64) mechanisch miteinander verbunden sind, entweder durch integrierte Rastgeometrie, Schrauben, Stifte oder andere Verbindungsmittel, unabhängig vom Umspritzprozess.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 67, bei dem die Leiterplatte (67) mechanisch an einem oder mehreren Teilen des starren Gehäuses (64) befestigt ist, unabhängig von dem Umspritzverfahren.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 68, bei dem die Kontakte (66) von einer oder mehreren der Verbindungsschnittstellen (63) direkt von dem Spritzwerkzeug umschlossen sind, um die fertige Form der durchgehenden Umspritzung (65) zu definieren und/oder das Spritzmaterial während des Umspritzens zu enthalten.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 69, wobei das Umspritzmaterial ein Elastomer oder thermoplastisches Material ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 70, wobei das Umspritzmaterial chemisch entweder mit den elektrischen Kontakten (66) einer oder mehrerer Verbindungsschnittstellen (63) und/oder einem oder mehreren Teilen des starren Gehäuses (64) verbunden ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 71, wobei die durchgehende Umspritzung (65) aus einem Niederdruck-Heißschmelzmaterial besteht.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 72, wobei die elektrischen Kontakte (66) einer oder mehrerer Verbindungsschnittstellen (63) mittels einer Verdrahtung verbunden sind.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 62 bis 73, wobei die elektrischen Kontakte (66) einer oder mehrerer Verbindungsschnittstellen (63) mittels starrer, flexibler, Stanz-Biege-Verteilerteile oder gebogener halbflexibler Drahtteile verbunden sind.
Elektrische Steckverbindung mit einem Steckdosengehäuse (72), einem drehbaren Schutzdeckel (73) und einer nichtlinearen Knickfeder (74), deren Kraft in einer Deckelschließrichtung über eine Wirkungslinie durch die beiden Lagerstellen (75) der nichtlinearen Knickfeder (74) vorgespannt ist, wobei ein flexibles elastisches Element (76) entweder als ein integraler Bestandteil der nichtlinearen Knickfeder (74) vorgesehen ist, oder als auslenkbares oder zusammendrückbares Teil des drehbaren Schutzdeckels (73) oder des Steckdosengehäuses (72) oder als separates Teil, das als Feder wirkt und eine Kraft in der Richtung parallel zur Axialkraft der nichtlinearen Knickfeder (74) auf die nichtlineare Knickfeder (74) ausübt.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 75, wobei das flexible elastische Element (76) ein Hebel oder eine andere Form einer biegsamen Geometrie ist, der bzw. die in das Steckdosengehäuse (72) integriert oder daran befestigt ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 75 oder 76, wobei das flexible elastische Element (76) eine Blattfeder ist, die in Biegung, Kompression oder einer Kombination von beiden vorgespannt und entweder am Steckdosengehäuse (72) oder an dem drehbaren Schutzdeckel (73) befestigt ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 75 bis 77, wobei das flexible elastische Element (76) ein offenes Querprofil ist, das in der nichtlinearen Knickfeder (74) integriert ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 75 bis 77, wobei das flexible elastische Element (76) eine verformbare Geometrie ist, die in den drehbaren Schutzdeckel (73) integriert oder daran befestigt ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 75 bis 79, wobei das flexible elastische Element (76) eine Elastomerfläche, ein Elastomerelement, eine Umspritzung oder ein Elastomerteil ist, das an dem Steckdosengehäuse (72), dem drehbaren Schutzdeckel (73) oder der nichtlinearen Knickfeder (74) befestigt oder angebracht ist, die sich unter der Federkraft der nichtlinearen Knickfeder (74) verformt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 75 bis 79, wobei das flexible elastische Element (76) eine Druck- oder Torsionsfeder ist, die am Steckdosengehäuse (72), an dem drehbaren Schutzdeckel (73) oder an der nichtlinearen Knickfeder (74) befestigt, angebracht oder integriert ist, die durch die axiale Federkraft der nichtlinearen Knickfeder (74) ausgelenkt oder zusammengedrückt wird.