DE20104861U1 - Elektromechanische Verbindungsvorrichtung - Google Patents

Elektromechanische Verbindungsvorrichtung

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Description

Elektromechanische Verbindungsvorrichtung TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische, zwei Anschlussteile enthaltende Verbindungsvorrichtung. Diese beiden Anschlussteile können elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Dabei wirkt das eine Anschlussteil als eine Art Steckdose und das andere Anschlussteil als eine Art Stecker. Durch derartige elektromechanische Verbindungsvorrichtungen können elektrische Ströme bzw. Datenströme der unterschiedlichsten Art und zu den unterschiedlichsten Zwecken übertragen werden. Der jeweilige Verwendungs- und Einsatzzweck bestimmt weitgehend die Ausbildung der betreffenden elektromechanischen Verbindungsvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE-A 199 3 0 642 ist eine elektromechanische Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Ihre beiden als eine Art Steckdose bzw. als eine Art Stecker zu verwendenden Anschlussteile besitzen jeweils mehrere elektrische Kontaktelemente. Die Kontaktelemente jedes Anschlussteils liegen mit ihren gegenseitigen Kontaktflächen in einer elastisch verformbaren Wand. Dabei sind jeweils drei Kontaktelemente so an einem Magneten, der ebenfalls in der jeweiligen elastischen Wand der beiden Anschlussteile 0 eingebettet vorhanden ist, angeschlossen, dass beim Aufeinandertreffen des Magneten des einen Anschlussteils mit dem zugehörigen Magneten des anderen Anschlussteils auch die an den beiden Magneten angeschlossenen jeweiligen drei elektrischen Kontaktelemente mit in ihre elektrische Kontaktierungsposition aneinander gezogen werden.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Verbindungs-Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die sich möglichst universell und dabei insbesondere möglichst auch universell in einem Fahrzeug einsetzen läßt.
Diese Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Sinnvolle Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von sich an den Anspruch 1 anschließenden weiteren Ansprüchen.
Bei der elektromechanischen Verbindungsvorrichtung werden die jeweils miteinander zu verbindenden Anschlussteile nicht nur durch Magnetkräfte, sondern zusätzlich auch durch eine formschlüssige Haltekraft aneinander gehalten. Die Betriebssicherheit der elektromechanischen Verbindung wird dadurch erhöht; so ist es nicht möglich, ein Anschlussteil beispielsweise von dem anderen Anschlussteil wegzuziehen, was bei einer lediglich durch Magnetkräfte bewirkten Anschlußtechnik prinzipiell möglich sein könnte.
Die zusätzliche formschlüssige Haltekraft zwischen zwei Anschlussteilen kann durch eine Art Bajonettverriegelung auf technisch einfache Weise bewirkt werden.
Nähere Einzelheiten zu dieser Art Bajonettverriegelung sind merkmalsmäßig weiteren Ansprüchen sowie einem beispielhaften Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Dabei ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Kragteile der Bajonettverriegelung und die jeweils eine Hinterschneidung aufweisenden Vertiefungen in dem anderen Anschlussteil der Bajonettverriegelung, untereinander jeweils
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unterschiedlich geformt sind. Damit wird erreicht, dass die Kragteile nur in ganz bestimmte Vertiefungen und damit in ihre Hinterschneidungen eingeführt werden können. Dies hat zur Folge, dass die beiden Anschlussteile nur in vorbestimmter gegenseitiger Dreh-Ausrichtung aneinander befestigt werden können.
Wie dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel weiter zu entnehmen ist, besitzen die beiden Anschlussteile elektrische Kontaktelemente, die über Magnetkräfte in ihre Kontakt- stellung verschoben werden. Zusätzlich ist in jedem Anschlussteil ein zentraler Kanal vorhanden, durch den hindurch es möglich ist, noch zusätzliche andere Kabel miteinander zu kontaktieren. Im vorliegenden Beispielsfall ist dieser Kanal dazu ausgelegt, eine Kontaktierung eines Antennenkabels zu ermöglichen. Dazu besitzt das eine Anschlussteil, das als eine Art Steckdose ausgebildet ist, eine kreiszylindrische Einformung mit einem HF-Kontakt, während das andere Anschlussteil, das als eine Art Stecker ausgebildet ist, in seinem zentralen Kanal eine auskragende Hülse mit einem entsprechenden HF-Kontakt besitzt. Im miteinander verkoppelten Zustand der beiden Anschlussteile taucht diese kreiszylindrische Hülse in die kreiszylindrische Einformung des anderen Anschlussteils ein, wie das für sich allein genommen prinzipiell bei einem Anschluß von Antennenkabeln bekannt ist.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung sind den in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmalen sowie dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Frontansicht eines als Steckdose dienenden Anschluss teils nach der Erfindung,
Fig. 2. die Frontansicht des Anschlussteils von Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Frontansicht eines als Stecker dienenden Anschlussteils der Erfindung.
WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Von einer elektromechanischen Verbindungsvorrichtung sind in den Fig. 1 und 3 die beiden Anschlussteile 12, 14 dieser Verbin-dungsvorrichtung prinzipiell dargestellt. Das in Fig. 1 dargestellte Anschlussteil, das als eine Art Stecker dient, wird im Nachfolgenden auch als Stromgeber 12 und das in Fig. 3 dargestellte Anschlussteil im Folgenden auch als Stromabnehmer 14 bezeichnet. Der Stromgeber 12 wird regelmäßig mit einer Spannungsquelle verbunden, während der Stromabnehmer 14 über seine Zuleitung 16 an einem elektrischen oder elektronischen Gerät angeschlossen ist.
Der Stromgeber 12 besitzt auf seiner Stirnfläche 18 mehrere, im Vorstehenden 18 elektrische Kontaktelemente 20, die weitgehend gleichmäßig verteilt auf der Stirnfläche 18 angeordnet sind. Die etwa stabförmig geformten Kontaktelemente 20 sind in einem elastischen Körper 22 eingebettet. Ihre stirnseitige Kontaktfläche 24 ist etwas versenkt in der Stirn-
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flache 18 des elastischen Körpers 22 vorhanden. Ihre Kontaktfläche 24 ist im vorliegenden Fall ebenflächig ausgebildet.
Auch der Stromabnehmer 14 besitzt einen elastischen Körper 26, der dem elastischen Körper 22 entspricht. Auch in dem elastischen Körper 26 sind 18 elektrische Kontaktelemente angeordnet. Die Kontaktelemente 28 sind in gleicher Weise wie die Kontaktelemente 20 voneinander beabstandet. Diese Kontaktelemente 28 besitzen eine etwas ballige Kontaktfläche 30, mit der sie stirnseitig aus der Stirnfläche 32 des elastischen Körpers 26 etwas auskragen.
Längs der Längsachse 34 des Stromgebers 12 ist ein in .Längsrichtung durchgehender Kanal 36 ausgebildet, der im Bereich der Stirnfläche 18 mit einer kreiszylindrischen Einformung 38 endet, in der ein HF-Kontakt 40 versenkt angeordnet ist. Dieser HF-Kontakt 40 stellt damit das eine Ende einer in dem Stromgeber 12 endenden Antennenleitung dar.
In dem Stromabnehmer 14 ist ein dem Kanal 36 vergleichbarer Kanal 46 zur Längsachse 44 des Stromabnehmers 14 angeordnet.
Durch den Kanal 46 ist ebenfalls eine in der Zuleitung 16
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integriert vorhandene Antennenleitung vorhanden, die mit einem HF-Kontakt 50 endet, der versenkt in einer Hülse 48 platziert ist. Die Hülse 48 kragt aus der Stirnfläche 32 des elastischen Körpers 26 nach vorne aus. Die Hülse 48 und die kreiszylindrische Einformung 38 sind so gegenseitig geformt, dass im aneinander liegenden Zustand der beiden Stirnflächen 18, 32 die beiden HF-Kontakte 40, 50 leitend miteinander verbunden sind.
Die einzelnen elektrischen Kontaktelemente 20 - und das Nachfolgende gilt ebenso auch für die Kontaktelemente 28 -
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sind in ihrer axialen und radialen Richtung beweglich in dem elastischen Körper 22 eingelagert. Jeweils drei der elektrischen Kontaktelemente 20 sind in einem Formteil 54 angeordnet, der einen Teilbereich dieses elastischen Körpers 22 dargestellt. Bei 18 Kontakt element en 20 sind also sechs Formteile 54 mit jeweils drei Kontaktelementen 20 vorhanden.
Jedes Formteil 54 ist durch im vorliegenden Fall Materialschwächungen darstellende, um ihn herumlaufende Gräben 52 von benachbarten Formteilen 54 abgetrennt. Dadurch sind die Formteile 54 gegenseitig allseitig beweglich in dem elastischen Körper 22 vorhanden. Zusätzlich sind die drei Kontaktelemente 20 eines jeden Formteils 54 in dem betreffenden Formteil 54 wiederum allseits beweglich gelagert.
In jedem Formteil 54 ist ein Magnet 56 eingebettet vorhanden. Beim Aneinanderfügen der beiden Anschlussteile 12, 14, was auch nachstehend näher beschrieben wird, ziehen sich aufeinander treffende Magnete 56 des einen Anschlussteils 12 und des anderen Anschlussteils 14 aneinander und verschieben dadurch ihr jeweiliges Formteil 54, in das sie eingebettet sind, mit den entsprechenden drei Kontaktelementen 20. Aufgrund der schwimmenden Lage der drei Kontaktelemente 20 in jedem Formteil 54 werden durch die Kraft der Magnete 56 also jeweils drei Kontaktelemente 20 eines Formteils 54 mit entsprechenden drei Kontaktelementen 28 eines diesbezüglich identisch ausgebildeten Formteils 54 des elastischen Körpers 26 so aneinander gefügt, dass die Kontaktflächen 24, 30 der betreffenden Kontaktelemente 20, 28 fest aneinander liegen. Bei diesem Aneinandertreffen der beiden Stirnflächen 18, 32 der beiden Anschlussteile verwölben sich diese Stirn-f lachen .18, 32 etwas, was durch die gegenseitige Verfor-mungsmög- ;lichkeit ihrer Formteile 54 untereinander und durch die
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zusätzliche Verformungsmöglichkeit eines jeden Formteils 54 in sich die gewünschte gute Anlage der 18 Kontaktelemente mit den 18 Kontaktelementen 28 bewirkt.
Zusätzlich zu der durch die Magnete 56 bewirkten Haltekraft zwischen den beiden Anschlussteilen 12, 14 und damit auch zwischen den jeweiligen Kontaktelementen 20, 28 ist noch eine formschlüssige Haltekraft mittels einer Art Bajonettverriegelung zwischen den beiden Anschlussteilen 12, 14
10 vorhanden.
Der Stromabnehmer 14 besitzt auf einem seine Stirnfläche 32 einrahmenden, umlaufenden Rücksprung 60 zwei Kragteile 62, 64. Diese beiden Kragteile liegen sich im vorliegenden Fall an dem Rücksprung 60 umfangsmäßig gegenüber. Das Kragteil ist im Querschnitt größer als das Kragteil 64. So besitzt das Kragteil 62 im Querschnitt eine elliptische Form, während das Kragteil 64 eine kreiszylindrische Form aufweist.
Von der Stirnfläche 18 des Stromgebers 12 ragt umfangsmäßig ein umlaufender Wulst 70 aus. In diesem Wulst sind umfangsmäßig einander gegenüberliegend zwei nutartige Vertiefungen 72, 74 vorhanden, die auf der Innenseite des Wulstes 70 ausgebildet sind. Die beiden Vertiefungen 72, 74 enden in abgeknickten Nutbereichen, die jeweils eine Hinter schneidung 76, 78 darstellen. Die Vertiefungen 72, 74 sind unterschiedlich breit. Die Vertiefung 72 ist dem Kragteil 62 und die Vertiefung 74 dem Kragteil 64 größenmäßig angepaßt. Dadurch kann das Kragteil 62 nur in die Vertiefung 72 und nicht rauch in die Vertiefung 74 eingeführt werden. Beim axialen Aneinanderfügen des Stromabnehmers 14 auf den Stromgeber 12, was durch den geschwungenen Pfeil 80 angedeutet wird, tauchen die beiden Kragteile 62, 64 in die Vertiefungen 72, 74 ein. Durch anschließendes Verdrehen des Stromabnehmers 14 um
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seine Längsachse 44 im Uhrzeigersinn, was durch den Pfeil angedeutet wird, gleiten die beiden Kragteile 62, 64 in die beiden Hinterschneidungen 76, 78. Beim Eintauchen der Kragteile 62, 64 in die Vertiefungen 72, 74, also bei axialer Annäherung der beiden Anschlussteile 12, 14 parallel zur Längsachse 44, 34 sind ihre Kontaktelemente 20, 28 noch nicht in axialer Richtung exakt zueinander ausgerichtet; zueinander gehörige Kontaktelemente 20, 28 sind noch seitlich versetzt zueinander vorhanden. Der beim Aufeinandertreffen der Kontaktelemente 20, 28 unvermeidliche Funkenflug, der vor der gegenseitigen Berührung der Kontaktelemente 20, 28 entsteht, ist bei der axial versetzten Annäherung der Kontaktelemente 20, 2 8 stark vermindert. Durch die gegenseitige Verdrehung der beiden Teile 12, 14, bei der die Kragteile 62, 64 in die Hinterschneidungen 76, 78 eintauchen, gleiten die Kontaktelemente 28 von der Seite her, in einer zur Stirnfläche 18 mehr oder weniger parallelen Ebene auf die elektrischen Kontaktelemente 20 des Stromgebers 12 . Durch das seitliche Auf einanderschieben wird die Kontaktfläche der Kontaktelemente auch schmutzfrei gehalten.
Die gegenseitige Anlage des Stromabnehmers 14 und des Stromgebers 12 erfolgt bei diesem mehrpoligen Stecker also durch Magnetkräfte, die durch in dem Stromgeber 12 und in dem Stromabnehmer 14 sich gegenüberliegende Magnete 56 erzeugt werden. Zusätzlich wird die Fixierung des Stromabnehmers 14 am Stromgeber 12 durch den formschlüssigen Halt der Kragteile 62, 64 in den Hinterschneidungen 76, 78 aufrechterhalten. Der Stromabnehmer 14 kann also nicht durch Abziehen vom Stromgeber 12 gelöst werden; zum Lösen ist erst eine Verdrehung des Stromabnehmers 14 relativ zum Stromgeber 12 erforderlich, um die Kragteile 62, 64 aus den Hinterschneidungen 76, 78 herauszudrehen.
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Die beiden Anschlussteile einer elektromechanischen Verbindungsvorrichtung werden in ihrer die Verbindung bewirkenden gegenseitigen Lage also fixiert einmal durch die Kraft von Magneten, die in beiden Anschlussteilen 12, 14 entsprechend platziert sind, und andererseits durch Haltekräfte, die durch einen Formschluss zwischen den beiden Anschlussteilen 12, 14 erzeugt werden.
Die Anschlussteile 12, 14 stellen sowohl eine Niedervoltverbindung, eine höhere Voltverbindung als auch eine Hochfrequenzverbindung, wie sie beispielsweise bei einer Antennenverbindung benötigt wird, dar.
Die vorstehende Verbindungstechnik kann daher für alle elektrischen oder elektronischen Geräte, die in einem Fahrzeug den Insassen zur Verfügung stehen, verwendet werden. Der Stromabnehmer 14 kann also beispielsweise an ein Handy, an ein Faxgerät, an ein Notebook, an einen sogenannten kleinen Computer wie einen "PDA" (Personal-Digital-Assistent) oder auch an Geräte mit höherem Stromverbrauch angeschlossen werden. Der betreffende Stromabnehmer 14 passt dabei immer an den gleichen Typ von Stromgeber 12 . Dadurch kann der Stromgeber 12 für alle Anwendungsfälle zur Verfügung stehen. Es bietet sich daher an, den Stromgeber 12 an den jeweils von den Insassen eines Fahrzeuges gewünschten Stellen in einem Fahrzeug zu platzieren. Das jeweilige elektrische bzw. elektronische Gerät kann dann mit seinem Stromabnehmer 14.an jede dieser Stromgeber 12 angeschlossen werden.
Durch eine Codierung der Magnete 56 des Stromgebers 12 und eine entsprechende Codierung der Magnete des Stromabnehmers 14 kann erreicht werden, dass nicht jeder Stromabnehmer 14 sondern nur Stromabnehmer, die die entsprechend codierten
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Magnete besitzen, an die entsprechend codierten Magnete von Stromgebern 12 angeschlossen werden können. Auf diese Weise können Stromgeber 12 bestimmten Stromabnehmern 14 zugeordnet werden. 05

Claims (13)

1. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung, bestehend aus zwei Anschlussteilen (12, 14), die elektrisch leitend miteinander zu verbinden sind,
- wobei das eine Anschlussteil (12) in seiner Funktion als eine Art Steckdose an eine elektrische Spannungsquelle und das andere Anschlussteil (14) in seiner Funktion als eine Art Stecker an ein elektrisches Gerät anschließbar ist,
- mit elektrischen Kontaktelementen (20, 28) in beiden Anschlussteilen (12, 14), die mittels Magnetkräften gegenseitig anziehend ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- im miteinander verbundenen Zustand der beiden Anschlussteile (12, 14) zusätzlich zu der mittels der Magnetkräfte bewirkbaren magnetischen Haltekraft eine formschlüssige Haltekraft zwischen den beiden Anschlussteilen (12, 14) vorhanden ist.
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Art Bajonettverriegelung (62, 64, 72, 74, 76, 78) zwischen den beiden Anschlussteilen vorhanden ist.
3. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- zumindest ein Kragteil (62, 64) an dem einen Anschlussteil (14) vorhanden ist, welches in jeweils eine in dem anderen Anschlussteil (12) vorhandene Vertiefung (72, 74) bei axialer Annäherung (80) der beiden Anschlussteile (12, 14) einführbar ist,
- die zumindest eine Vertiefung (72, 74) eine Hinterschneidung (76, 78) besitzt, in die das zumindest eine Kragteil (62, 64) durch gegenseitiges Verdrehen (82) der beiden Anschlussteile (12, 14) einführbar ist.
4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- zwei Vertiefungen (72, 74) des einen Anschlussteils (12) in einem alle Kontaktelemente (20) dieses Anschlussteils (12) umfassenden ringartig auskragenden Wulst (70) vorhanden sind,
- zwei Kragteile (62, 64) an einem alle Kontaktelemente (28) des anderen Anschlussteils (14) umfassenden ringartigen Rücksprung (60) dieses anderen Anschlussteils (14) vorhanden sind.
5. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der oder die Kragteile (62, 64) an dem mit einem elektrischen Gerät verbindbaren Anschlussteil (14) vorhanden sind,
- die eine oder die mehreren Vertiefungen (72, 74) in dem an eine elektrische Spannungsquelle anschließbaren anderen Anschlussteil (12) vorhanden sind.
6. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kragteile (62, 64) und die ihnen angepassten Vertiefungen (72, 74) jeweils untereinander unterschiedlich geformt sind, so dass nur jeweils ein ganz bestimmtes Kragteil (62 bzw. 64) in eine ganz bestimmte Vertiefung (72 bzw. 74) einführbar ist.
7. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- zwei Kragteile (62, 64) zueinander axial gegenüberliegend an einem Anschlussteil (14) angeordnet sind.
8. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass
- zusätzlich zu den Kontaktelementen (20, 28) in jedem Anschlussteil (12, 14) zumindest eine Anschlussvorrichtung für zumindest ein Glasfaserkabel und/oder Stromkabel und/oder Antennenkabel vorhanden ist.
9. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet dass
- ein zentraler Kanal (36, 46) in jedem Anschlussteil (12, 14) vorhanden ist,
- diese Kanäle (36, 46) von zwei miteinander verbundenen Anschlussteilen (12, 14) derart aneinander stoßen, dass das zumindest eine zusätzliche Kabel durch die beiden Kanäle (36, 46) hindurchführbar ist.
10. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet dass
- die Anschlussvorrichtung für das zumindest eine zusätzliche Kabel als HF-Kontakt (40, 50) ausgebildet ist.
11. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass
- der HF-Kontakt (40) in dem einen Anschlussteil (12) in einer kreiszylindrischen Einformung (38) und der HF- Kontakt (50) in dem anderen Anschlussteil (14) in einer auskragenden Hülse (48) vorhanden ist.
12. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- die auskragende Hülse (48) lösbar vorhanden ist.
13. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Mündung des die kreiszylindrische Einformung (38) aufweisenden einen Kanals (36) und die von der auskragenden Hülse (48) befreite Mündung des anderen Kanals (46) jeweils abdeckbar beziehungsweise verschließbar ist.
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