DE19704991A1 - Elektrischer Verbinder mit Drucktasten-Verrastungs- und Verriegelungsmechanismus - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elek­ trischen Verbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft einen elektrischen Verbinder, der einen Rastverriegelungsmechanismus mit einem Rastverriege­ lungselement aufweist, um eine sichere Kopplung mit einem komplementären Verbinder zu gewährleisten.

Ein Verbinder für eine Zündvorrichtung, wie zum Bei­ spiel eine Airbag-Zündvorrichtung für Automobile ist in der US 4 170 939 beschrieben. Das Zünden von Air­ bag-Vorrichtungen in Kraftfahrzeugen ist eine wichtige Sicherheitsfunktion, die eine sichere und zuverlässige elektrische Verbindung benötigt. Es ist daher wichtig sicherzustellen, daß ein elektrischer Verbinder für eine Zündvorrichtung vollständig mit seinem damit ver­ bundenen Verbinder gekoppelt ist und in der gekoppel­ ten Position sicher verriegelt ist, selbst wenn er mechanischen Belastungen oder Wärmebelastungen ausge­ setzt wird. In der US 5 314 345 umfaßt ein elektri­ scher Verbinder, der für Anwendungen bei Airbag-Zünd­ vorrichtungen geeignet ist, einen Verbinder, der mit einem komplementären Stiftverbinder mittels federnd nachgiebiger, freitragender Armverriegelungsglieder verrastbar ist, die hinter Schultern des komplemen­ tären Stiftverbinders angreifen. Zur Sicherstellung, daß sich die federnd nachgiebigen Rastverriegelungs­ glieder nicht unbeabsichtigterweise entkoppeln, ist eine Verriegelungsklammer vorgesehen, die Fortsätze aufweist, die sich entlang sowie in Anlage an den fe­ dernd nachgiebigen Rastverriegelungsgliedern einführen lassen, um dadurch sicherzustellen, daß die federnd nachgiebigen Rastverriegelungsglieder in der verrie­ gelten Position bleiben. Die Verriegelungsklammer ist an dem Gehäuse angebracht, wird jedoch separat be­ tätigt und in der Verriegelungsposition angebracht, sobald die Verbinder gekoppelt sind. Die Verbindung des Verbinders benötigt somit eine Anzahl von Betä­ tigungen, und unter bestimmten Umständen kann eine Bedienungsperson möglicherweise einen der Montage­ schritte auslassen oder diesen in einer fehlerhaften Weise ausführen, indem er zum Beispiel vergißt, die Verriegelungsklammer einzuführen oder diese nicht vollständig einführt.

Zum Beispiel in der Automobilindustrie besteht ein ständiges Erfordernis in der Vereinfachung der Mon­ tagevorgänge zur Reduzierung der Montagezeit, während dennoch die Montagezuverlässigkeit gesteigert wird. Letzteres ist nicht nur für die Zuverlässigkeit von Sicherheitsmerkmalen, wie zum Beispiel Airbag-Zündvor­ richtungen wichtig, sondern auch zur Reduzierung der Herstellungskosten. Es wäre daher wünschenswert, ein zuverlässiges Verbinder-Rastverriegelungssystem mit einem Verriegelungsmerkmal zu haben, das sich in ein­ facher Weise mit einem Minimum an Arbeitsgängen mit einem komplementären Verbinder koppeln läßt, wobei der Verbindungsvorgang mit niedriger Einführkraft erfolgen kann und eine einfache Feststellung einer fehlerhaften Verriegelung möglich ist, falls eine solche auftreten sollte.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Verbinders, zum Beispiel für Air­ bag-Zündvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, der sich in einfacherer, jedoch zuverlässiger Weise koppeln läßt.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verbinders, der sich in siche­ rer Weise mit einem komplementären Verbinder verrasten und verriegeln läßt, wobei der Verbinder eine geringe Kraft für den Kopplungsvorgang benötigt, jedoch gleichzeitig eine sichere und zuverlässige Kopplung sowie eine einfache Feststellung einer fehlerhaften Kopplung gewährleistet, falls eine solche auftreten sollte.

Erreicht werden diese Ziele erfindungsgemäß durch Schaffung eines elektrischen Verbinders, der Rastver­ riegelungsglieder aufweist, die mit einer komplemen­ tären Rastverriegelungseinrichtung eines komplemen­ tären Verbinders in Eingriff bringbar sind, um die Verbinder in einem Verbindungszustand miteinander zu verriegeln, wobei der Verbinder ferner eine Rastver­ riegelungsvorrichtung besitzt, die Fortsätze aufweist, die hinter den Rastverriegelungsgliedern nach dem Ver­ binden der Verbinder miteinander in Eingriff bringbar sind, um die Rastverriegelungsglieder in der verraste­ ten Position zu verriegeln, wobei die Rastverriege­ lungsglieder vor dem Hintergreifen derselben durch die Verriegelungsfortsätze in ihrem natürlichen bzw. unbe­ aufschlagten Zustand im wesentlichen außer Eingriff von der Rastverriegelungseinrichtung des komplemen­ tären Verbinders angeordnet sind, wobei durch den Ein­ griff der Verriegelungsfortsätze die Rastverriege­ lungsglieder in Eingriff mit der Rastverriegelungsein­ richtung des komplementären Verbinders vorgespannt werden, so daß dadurch eine sichere Verriegelung der Verbinder gewährleistet ist. Die Rastverriegelungs­ glieder können sich in Verbindungsrichtung der Verbin­ der erstrecken, wobei die Verriegelungsfortsätze eben­ falls in Verbindungsrichtung der Verbinder hinter den Rastverriegelungsgliedern eingeführt werden können.

Die Verriegelungsfortsätze können an einer Drucktaste angebracht sein, die sich in der entriegelten Position oben über eine von dem Verbindungsende abgelegene, obere Wand des Verbinders hinauserstreckt, so daß wäh­ rend der Verbindung die Drucktaste lediglich nieder­ gedrückt wird, um die Verriegelung zu bewerkstelligen. Bei den Rastverriegelungsgliedern kann es sich um freitragende, armförmige, federnd nachgiebige Zungen handeln, die in ihrem unbeaufschlagten Zustand in Richtung nach innen vorgespannt sind, so daß sie wäh­ rend des Kopplungsvorgangs nicht wesentlich an dem komplementären Verbinder angreifen, wobei sie jedoch durch die Verriegelungsfortsätze nach außen vorge­ spannt werden, um eine sichere Verrastung und Verrie­ gelung der Verbinder zu erzielen. Aufgrund des Nicht-Angreifens der Rastverriegelungsglieder während des Kopplungsvorgangs wird somit eine niedrige Einführ­ kraft geschaffen. Ferner benötigt das Verbinden der Verbinder in der Einführrichtung sowie die an­ schließende Betätigung der Verriegelungsfortsätze ebenfalls in Einführrichtung, zum Beispiel mittels der sich oben über eine obere Oberfläche hinauserstrecken­ den Drucktaste, nur eine einzige Betätigung durch eine Bedienungsperson. Eine fehlerhafte Kopplung läßt sich in einfacher Weise feststellen, da dann, wenn der Ver­ binder nicht vollständig eingeführt ist, die Verriege­ lungsfortsätze nicht in der Lage sind, die Rastverrie­ gelungsarme aus der Einführbahn heraus vorzuspannen, und somit verbleibt der Verriegelungsfortsatz in der nicht eingeführten Position. Die Drucktaste ermöglicht eine einfache visuelle Feststellung des unverriegelten Zustands, da sie sich in der vollständig verriegelten Position bündig mit der oberen Wand des Verbinders anordnen läßt, jedoch in der unverriegelten Position über die obere Wände hinausragt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. All den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Verbinders gemäß der vorliegenden Erfindung unter Dar­ stellung der Verbindungsseite des Verbinders;

Fig. 2 eine isometrische Ansicht des Verbinders der Fig. 1, jedoch unter Darstellung der oberen Wand;

Fig. 3 eine isometrische Ansicht eines Teils eines komplementären Verbinders, mit dem die Ausfüh­ rungsform der Fig. 1 und 2 verbindbar ist;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht unter Darstellung eines Teils der Verbinder der Fig. 1 und 3 im miteinander verbundenen Zustand, wobei sich der Verriegelungsfortsatz jedoch in einer entriegelten Position befindet;

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, in der sich der Verriegelungsfortsatz jedoch in einer vollständig verriegelten Position befindet;

Fig. 6 eine Ansicht gesehen in Richtung auf eine Ecke des Verbinders der Fig. 1 und 2;

Fig. 7 eine isometrische Ansicht eines weiteren Aus­ führungsbeispiels im entkoppelten Zustand; und

Fig. 8 eine der Fig. 7 ähnliche Ansicht, in der sich der Verbinderverriegelungsmechanismus jedoch in der vollständig verriegelten Position be­ findet.

Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 zu sehen ist, dient ein elektrischer Verbinder 2 zur Verbindung mit einem komplementären Verbinder 3, der zum Beispiel mit einer Airbag-Zündvorrichtung verbunden sein kann. Der komplementäre Verbinder 3 besitzt ein isolierendes Gehäuse 4, das einen mit Profil versehenen Hohlraumbe­ reich 6 umgibt, in dem sich ein paar Stiftkontakte 8 in Axialrichtung, d. h. Verbindungsrichtung, erstreckt.

Der Verbinder 2 besitzt ein isolierendes Gehäuse 10 mit einer oberen Wand 12 und einer dieser gegenüber­ liegenden Bodenwand 14 sowie sich dazwischen er­ streckende Seitenwände 15 und Endwände 16. Ferner weist das Gehäuse 10 einen Kontaktaufnahmeabschnitt 18 auf, der sich axial unter der Bodenwand 14 in Richtung auf ein Verbindungsende 20 erstreckt. Der Kontaktauf­ nahmeabschnitt 18 erstreckt sich in prismatischer Wei­ se und besitzt eine Außenwand 22 mit einem Profil zur Aufnahme in dem Hohlraum 6 des komplementären Verbin­ ders. Die nach Art eines "Hundeknochens" ausgebildete Gestalt des Profils 22 ist in der Airbag-Industrie für Kraftfahrzeuge üblich und ist zum Beispiel in der US 4 170 939 gezeigt. Der Kontaktaufnahmeabschnitt 18 weist Hohlräume 24 zum Aufnehmen nicht gezeigter, buchsenartiger Kontakte zur Verbindung mit den Stift­ kontakten 8 des komplementären Verbinders auf.

Ferner besitzt der Verbinder 2 federnd nachgiebige Rastverriegelungsglieder 26, die sich von der Boden­ wand 14 in Richtung auf das Verbindungsende 20 er­ strecken und in der Nähe von gegenüberliegenden Seiten 28, 29 des Kontaktaufnahmeabschnitts 18 positioniert sind. Die Rastverriegelungsglieder 26 sind in Form freitragender Arme ausgebildet, die im wesentlichen an der Bodenwand 14 an dem Gehäuse angebracht sind und sich in Richtung auf das Verbindungsende 20 zu freien Enden 30 erstrecken. Die Rastverriegelungsglieder 26 sind von den Seiten 28, 29 des Anschlußaufnahme­ abschnitts 18 durch einen Spalt 32 getrennt.

Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4, jedoch insbesondere in Fig. 4 zu sehen ist, besitzt das Rast­ verriegelungsglied 26 einen Verriegelungsvorsprung 34, der eine Verriegelungsschulter 36 für den Eingriff mit einer Verriegelungsschulter 28 einer komplementären Rastverriegelungseinrichtung 40 entlang von Endwänden des Hohlraums 6 des komplementären Verbindergehäuses 4 bildet. Die Rastverriegelungsglieder 26 sind in ihrem natürlichen Zustand, d. h. wenn keine Kräfte darauf ausgeübt werden, in Richtung nach innen vorgespannt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Der Verbinder 2 wird dadurch mit dem Verbinder 3 ver­ bunden, daß man den Verbinder-Kontaktaufnahmeabschnitt 18 in den komplementären Hohlraum 6 einsteckt, wodurch die Verriegelungsvorsprünge 34 nicht wesentlich an den Endwänden 42 des komplementären Verbinderhohlraums 6 angreifen, obwohl sie leicht an diesen reiben können. Auf diese Weise wird eine niedrige Einführkraft ge­ schaffen. Bei vollständigem Einführen des Verbinders 2 in den Verbinder 3 ist der Verriegelungsvorsprung 34 mit der komplementären Verriegelungseinrichtung 40 (bei der es sich bei dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel um eine Vertiefung handelt) ausgefluchtet.

Der Verbinder 2 besitzt ferner eine Verriegelungsvor­ richtung 44, die ein Betätigungselement 46 (siehe Fig. 1 und 2) in Form einer Drucktaste 48 und Fingergriffen 50 aufweist, wobei das Betätigungselement 46 an Ver­ riegelungsfortsätzen 52 angebracht ist. In der entrie­ gelten Position befinden sich die Verriegelungsfort­ sätze 52 an ihren freien Enden 54 nur in geringfügigem Eingriff mit dem Spalt 32, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Verriegelungserhebungen 56 sind an den Fortsätzen nahe den freien Enden 54 vorgesehen, um die Verriege­ lungsvorrichtung durch Eingreifen in komplementäre Nuten 55 in dem Rastverriegelungsglied und/oder der Aufnahmeabschnitt-Seitenwand 28 in der verriegelten Position zu halten.

Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, ragen dann, wenn sich die Verriegelungsvorrichtung in der entriegelten Position befindet, die Drucktaste 48 und die Fingergriffe 50 in deutlich sichtbarer Weise oben über die obere Wand 12 hinaus. Die Drucktaste 48 ist (in Verbindungsrichtung) über dem Kontaktaufnahmeabschnitt 18 angeordnet. Eine die Verbinder 2 und 3 miteinander koppelnde Bedienungsperson führt somit zuerst den Kon­ taktaufnahmeabschnitt 18 in den komplementären Verbin­ derhohlraum 6 ein, bis die Verbindungsposition er­ reicht ist, wonach durch kontinuierliches axiales Nie­ derdrücken der Taste 48 die Verriegelungsfortsätze in den Spalt 32 gedrückt werden, wie dies in Fig. 5 ge­ zeigt ist. Letzteres führt dazu, daß das Rastverriege­ lungsglied 26 nach außen vorgespannt wird, so daß der Vorsprung 34 in die Verriegelungsaussparung 40 ein­ tritt. Auf diese Weise erfolgt eine Rastverriegelung der Verbinder gleichzeitig mit der Verriegelung des Rastverriegelungsglieds in der verrasteten Position. In dieser vollständig verrasteten und verriegelten Position, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Drucktaste 48 bündig mit der oberen Wand 12 (wie dies auch bei der Ausführungsform der Fig. 8 gezeigt ist), so daß der vollständig verrastete und verriegelte Zu­ stand deutlich identifizierbar ist. Die Drucktaste könnte auch derart ausgebildet sein, daß sie bis unter die Oberfläche der oberen Wand verlagert wird.

Wenn die Verbinder vor dem Niederdrücken der Druck­ taste 48 nicht vollständig ineinander eingeführt sind, kann der Fortsatz 52 nicht vollständig in den Spalt 32 eingeführt werden, da der Verriegelungsvorsprung 34 des Rastverriegelungsglieds 26 an der Seitenwand 42 des komplementären Verbinders anstoßen würde. Das Rastverriegelungsglied würde dadurch in den Spalt 32 hineinragen und das Einführen des Fortsatzes 52 der Verriegelungszunge blockieren, wie man sich dies am besten anhand der Fig. 4 und 5 vorstellen kann. Da­ durch wäre ein unvollständiges Niederdrücken der Drucktaste 48 klar erkennbar. Ein Trennen der Verbin­ der kann dadurch erfolgen, daß man die Fingergriffe 50 entlang der Gehäuseseitenwände 15 nach oben zieht, wodurch die Rastverriegelungsglieder 26 durch ihre Vorspannung in ihren natürlichen, unbelasteten Zustand zurückkehren, so daß ein Entkoppeln ermöglicht ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verbinders 2 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 2′ bezeichnet, wobei dieses Aus­ führungsbeispiel mit Ausnahme der nachfolgend be­ schriebenen Merkmale dieselben Merkmale wie das vor­ angehende Ausführungsbeispiel aufweist, wobei diesel­ ben Bezugszeichen, jedoch mit Strichindex verwendet werden. Anstatt der Fingergriffe ist der Verbinder 2′ mit einem Schieberelement 60 versehen, das sich quer zu der Verbindungsrichtung oder Axialrichtung des An­ schlußaufnahmeabschnitts 18′ bewegt. Der Schieber 60 ist über einen Steuerflächenmechanismus mit der Druck­ taste 48′ verbunden. Bei Niederdrücken der Drucktaste 48 und somit der nicht dargestellten Verriegelungs­ fortsätze wird der Schieber 60 steuerflächenartig in Querrichtung in eine verriegelte Position bewegt, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, in der ein Griff 62 an einem Ende 64 des Schiebers an der Endwand 16′ des Verbindergehäuses 10′ anliegt. Zum Freigeben des Ver­ binders muß der Schieber 60 quer in Richtung des Pfeils a gezogen werden, wodurch die Drucktaste 48′ und die Verriegelungsfortsätze mittels des nicht ge­ zeigten Steuerflächenmechanismus angehoben werden.

Die Verbindung des Verbinders kann somit von einer Bedienungsperson in vorteilhafter Weise mit geringer Einführkraft und in einer einzigen Bewegung in Verbin­ dungsrichtung erfolgen, bis das Betätigungselement vollständig niedergedrückt ist. Auf diese Weise wird eine einfache und mit geringer Einführkraft auskommen­ de Kopplung ermöglicht, wobei sich eine fehlerhafte Kopplung in einfacher Weise feststellen läßt.

Claims (7)

1. Elektrischer Verbinder zur Verbindung mit einem komplementären Verbinder, der einen Hohlraum (6) und darin vorhandene komplementäre Anschlüsse (8) aufweist, wobei der elektrische Verbinder (2) ein isolierendes Gehäuse (10) und elektrische An­ schlüsse aufweist, wobei das Gehäuse eine obere Wand (12), eine Bodenwand (14) sowie sich dazwi­ schen erstreckende Seitenwände (15) und Endwände (16) besitzt und das Gehäuse ferner einen Kontakt­ aufnahmeabschnitt (18) aufweist, der sich unter der oberen Wand in Verbindungsrichtung des Verbin­ ders zu einem Verbindungsende (20) erstreckt, wo­ bei der Verbinder (2) wenigstens ein Rastverriege­ lungsglied (26) besitzt, das sich in Verbindungs­ richtung den Kontaktaufnahmeabschnitt entlang er­ streckt und von diesem durch einen Spalt (32) ge­ trennt ist, sowie eine Verriegelungsvorrichtung (44) mit Verriegelungsfortsätzen (52) aufweist, die sich entlang des Rastverriegelungsglieds ein­ führen lassen, um das Rastverriegelungsglied zu verriegeln, wenn der Verbinder mit dem komplemen­ tären Verbinder gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastverriegelungs­ glied (26) in seinem unbeaufschlagten Zustand der­ art positioniert ist, daß es an dem komplementären Verbinder nicht wesentlich angreift, wobei sich das Rastverriegelungsglied (26) in federnd nach­ giebiger Weise in einen verriegelten Zustand für ein Angreifen an dem komplementären Verbinder vor­ spannen läßt, indem der Verriegelungsfortsatz (52) entlang des Rastverriegelungsglieds vollständig eingeführt wird.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verriege­ lungsfortsatz (52) in den Spalt (32) einführen läßt und daß das Rastverriegelungsglied (26) in seinem unbeaufschlagten Zustand in Richtung auf den Anschlußaufnahmeabschnitt (18) vorgespannt ist.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastverriegelungs­ glied (26) in Form eines freitragenden Arms vor­ liegt, der an seinem einen Ende an dem Gehäuse nahe der Bodenwand (14) angebracht ist und sich zu einem freien Ende (30) erstreckt, das in Richtung auf das Verbindungsende (20) angeordnet ist.

4. Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Rastverriege­ lungsglied (26) in der vollständig verriegelten Position parallel zu der Verbindungsrichtung er­ streckt, sich jedoch in seinem unbeaufschlagten Zustand schräg in Bezug auf die Verbindungsrich­ tung erstreckt, wobei sich in letzterem Zustand das freie Ende (30) des Rastverriegelungsglieds näher bei dem Kontaktaufnahmeabschnitt (18) als sein befestigtes Ende befindet.

5. Verbinder nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvor­ richtung (44) eine Drucktaste (48) aufweist, die sich im unverriegelten Zustand oben über die obere Wand (12) hinauserstreckt und die an den Verriege­ lungsfortsätzen (52) angebracht ist, um die Ver­ riegelungsfortsätze in den Verriegelungszustand nach unten zu drücken.

6. Verbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktaste (48) in Ihrem in den verriegelten Zustand gedrückten Zu­ stand bündig mit der oberen Wand (12) oder unter­ halb derselben angeordnet ist.

7. Verbinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktaste in Bezug auf die Verbindungsrichtung im wesentlichen in einer Linie mit dem Kontaktaufnahmeabschnitt (18) angeordnet ist.