DE202014007116U1

DE202014007116U1 - Elektrische Steckverbindungen

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Publication number: DE202014007116U1
Application number: DE202014007116.0U
Authority: DE
Original assignee: Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2024-09-02

Abstract

Elektrische Steckverbindung zwischen einem Verbraucher (2) mit einem eine Steckeröffnung (46) ausbildenden Gehäuse (6) und einem Stecker (12), der in die Steckeröffnung (46) einbringbar ist, wobei der Stecker (12) ein Steckergehäuse (14) und zumindest ein isolierend darin abgestütztes und an dem Steckergehäuse (14) freiliegendes Kontaktelement (42) aufweist, wobei an dem Steckergehäuse (14) das wenigstens eine Kontaktelement (42) umgebend ein Zapfen (50) mit zumindest einem Formschlusssegment (58) vorgesehen ist, dem ein an dem Gehäuse (6) ausgebildetes Formschlussgegensegment (56) zugeordnet ist, wobei das Formschlusssegment (58) und das Formschlussgegensegment (56) so ausgebildet sind, dass sie eine Relativbewegung von Stecker (12) und Gehäuse (6) zulassen, dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusssegment (58) und das Formschlussgegensegment (56) so ausgebildet sind, dass Stecker (12) und Gehäuse (6) in wenigstens zwei unterschiedlichen Winkelpositionen um eine zu der Steckrichtung (S) parallele Achse formschlüssig festlegbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung zwischen einem Verbraucher und einem Stecker. Der Verbraucher hat eine Steckeröffnung, in welcher Steckelemente freiliegen. Der Stecker ist in diese Steckeröffnung einbringbar, wobei der Stecker ein Steckergehäuse und zumindest ein isolierend darin abgestütztes Kontaktelement aufweist, welches an dem Steckergehäuse freiliegt und mit dem gehäuseseitigen Steckerelement verbindbar ist. Das Steckergehäuse bildet einen Kragen mit zumindest einem Formschlusssegment aus, dem ein an dem Gehäuse ausgebildetes Formschlussgegensegment zugeordnet ist. Das Formschlusssegment und das Formschlussgegensegment sind so ausgebildet, dass sie eine Relativbewegung von Stecker und Gehäuse in Steckrichtung zulassen, um das Kontaktelement elektrisch mit dem Steckelement zu verbinden.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine elektrische Steckverbindung für einen Verbraucher zu einem Kraftfahrzeug. Dieser Verbraucher hat üblicherweise ein metallisches Gehäuse. Die vorliegende Erfindung lässt sich aber auf andere Bereiche anwenden, indem es auf eine Platz sparende elektrische Kontaktierung zwischen dem Stecker und dem Verbraucher ankommt. Dabei erfordert es die Einbausituation in einem Kraftfahrzeug, mitunter unterschiedliche Ansteckrichtungen zu realisieren. Heutzutage werden hierfür jeweils individuelle Stecker und zugeordnete Gehäuse ausgeformt, sodass der Stecker für das jeweilige Fahrzeugteil in der gewünschten Weise an das Gehäuse herangeführt und mit diesem durch Stecken verbunden werden kann. Mit Blick auf wirtschaftliche Erfordernisse ist es indes zu bevorzugen, einen Stecker, gegebenenfalls auch ein bestimmtes Gehäuse für verschiedene Fahrzeugtypen zu Anwendung zu bringen und dabei den individuellen Einbausituationen gerecht zu werden. Dabei soll mit der vorliegenden Erfindung zumindest ein Stecker geschaffen werden, der in verschiedenen Einbausituationen zur Anwendung kommen kann. Der vorliegenden Erfindung liegt es auch daran, das Gehäuse entweder identisch verwenden zu können oder aber eine Lösung anzugeben, die eine wirtschaftliche Herstellung von unterschiedlich ausgeformten Gehäusen erlaubt.
Der vorliegenden Erfindung liegt danach das Problem zugrunde, eine wirtschaftliche Herstellung der zuvor genannten elektrischen Steckverbindung zu ermöglichen.
Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung eine elektrische Steckverbindung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Diese unterscheidet sich dadurch von dem zuvor genannten Stand der Technik, dass das Formschlusssegment und das Formschlussgegensegment so ausgebildet sind, dass der Stecker und das Gehäuse in wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei unterschiedlichen Winkelpositionen um eine zu der Steckrichtung parallelen Achse formschlüssig festlegbar sind.
Das Formschlusssegment und das Formschlussgegensegment erlauben in sich bekannter Weise eine Relativbewegung von Stecker und Gehäuse in Steckrichtung. Sie erzwingen aber in Umfangsrichtung, d. h. in einer Richtung um eine Achse, die parallel zur Steckrichtung verläuft, eine gewisse winkelmäßige Ausrichtung von Stecker und Gehäuse relativ zueinander. Dabei sind Formschlusssegment und Formschlussgegensegment so ausgebildet, dass wenigstens drei unterschiedliche Winkelpositionen von Stecker und Gehäuse relativ zueinander möglich sind. Bevorzugt sind Formschlusssegment und Formschlussgegensegment so ausgeformt, dass zumindest 4 oder 5, weiter bevorzugt zumindest 6 oder zumindest 7 winklige Ausrichtungen von Stecker und Gehäuse durch die Segmente vorgegeben sind. Die Untergrenze für die Anzahl der Winkelpositionen kann bevorzugt jede beliebige ganze Zahl zwischen 8 und 15 sein. Derzeit werden seitens der Anmelderin zwölf unterschiedliche Winkelpositionen mit einem winkligen Versatz von jeweils 30° bevorzugt.
Vorzugsweise werden Steckergehäuse und Gehäuse durch Formschlusssegment und Formschlussgegensegment elektrisch leitend miteinander verbunden. Dazu ist das Steckergehäuse und/oder das Gehäuse ganz oder teilweise aus Metallblech gebildet und weist einander zugeordnete Zylinderflächen auf, die eine gewisse formschlüssige Halterung von Stecker und Gehäuse erlauben, gegebenenfalls auch Anlageflächen für eine fluid- bzw. atmosphärendichte Versiegelung von Stecker und Gehäuse ausformen. Dabei kann beispielsweise das Gehäuse als metallischer Gehäusedeckel mittels Stanzen und Biegen hergestellt sein. Diese Weiterbildung erlaubt eine sehr wirtschaftliche Fertigung von unterschiedlichen Gehäusen, deren Steckeröffnung jeweils identisch durch Stanzen und Biegen hergestellt ist, sodass diese sich zur Aufnahme von identisch ausgeformten Steckergehäusen eignen.
An dem Metallblech sind vorzugsweise durch Stanzen und Biegen in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Zähne vorgesehen, die als Rastzähne ausgebildet sind und hierfür leicht in radialer Richtung nach innen umbogen sind, um federnd gegen den Stecker angelegt zu werden und mit einer Verrastungsfläche zusammenwirken, sodass die Rastverbindung zwischen dem Stecker und dem Gehäuse nicht mehr ohne weiteres gelöst werden kann. Die elektrische Steckverbindung der zuvor erwähnten Art ist dementsprechend eine Steckverbindung zur im Grunde unlösbaren Verrastung des Steckers an dem Gehäuse unter Einschluss einer Abschirmung, die über die elektrisch miteinander verbundenen Elemente Stecker und Gehäuse auch im Bereich der Steckverbindung wirkt. Durch die umfänglich verteilt vorgesehenen Rastzähne wird dabei eine im Wesentlichen in Umfangsrichtung kontinuierlich wirkende und die Steckverbindung umschließende Abschirmung geschaffen.
Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser Zeichnung:
1 Eine perspektivische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel vor dem Fügen der Steckverbindung und
2 Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel nach dem Fügen in einer teilweise geschnittenen Darstellung.
Die 1 zeigt einen Verbraucher 2 mit einem mehrteiligen Gehäuse bestehend aus einer Gehäusebasis 4 und einem Gehäusedeckel 6, die vorliegend eine Steuervorrichtung mit zumindest einer bestückten Leiterplatte 8 (vgl. 2) umschließen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind Gehäusebasis 4 und Gehäusedeckel 6 jeweils aus Blechteilen gebildet. Die beiden Gehäuseteile 4, 6 sind unter Zwischenlagerung eines gummielastischen Dichtelementes 10 dichtend gegeneinander gelegt.
Die 1 lässt ferner einen Stecker 12 mit einem in der Seitenansicht L-förmig geformten Steckergehäuse 14 erkennen, welches mit einem Kabel 16 verbunden ist. Das Kabel 16 ragt von einem das Kabel 16 aufnehmenden Ende 18 des Steckers 12 ab. An diesem Ende 18 liegt ein Stopfenelement 20 gegenüber dem Steckergehäuse 14 frei, wobei das Stopfenelement 20 an gegenüberliegenden Seiten von dem im Wesentlichen zylindrischen Außenumfang des Stopfenelementes 20 abragende Führungsstege 21 aufweist, die zur Vorpositionierung und Führung der Gleitbewegung beim Einbringen des Stopfenelementes 20 in das Steckergehäuse 14 in dafür vorgesehenen Längsnuten 22 geführt und gehalten sind. Die axiale Festlegung des Steckergehäuses 14 erfolgt über eine in 1 erkennbare Rastverbindung, bei welcher eine von dem Stopfenelement 20 nach außen abragende Rastlasche in einer Aussparung 23 des Steckergehäuses 14 im Eingriff ist. Zwischen diesem Stopfenelement 20 und einer durch das Steckergehäuse 14 gebildeten Ringfläche 24 befindet sich ein Kompressionsring 26, der unter Zwischenlage eines Kontaktfederelementes 28 gegen die Ringfläche 24 anliegt. In diesem komprimierten Zustand liegt der Kompressionsring 26 dichtend gegen die Außenumfangsfläche des Steckergehäuses 14 und gegen die Innenumfangsfläche des Kabels 16, respektive gegen den Mantel des Kabels 16 an. Unmittelbar in Längsrichtung des Kabels 16 vorgelagert ist eine Ummantelung des Kabels 16 entfernt, um dessen Abschirmummantelung 30 innerhalb des Steckergehäuses 14 freizulegen. An dieser Abschirmummantelung 30 liegt das Kontaktfederelement 28 elektrisch leitend an. So wird die Abschirmung des Kabels 16 über das Kontaktfederelement 28 auf das metallische Steckergehäuse 14 übertragen.
Die Kabelabschirmung 30 und die diese Abschirmung stützende untere Ummantelung des Kabels hat eine axiale Erstreckung in etwa entsprechend einer radial verengten Durchführung 32 des Steckergehäuses 14. Am Übergang zwischen dieser Durchführung 32 und einem sich rechtwinklig zu erstreckenden Zylinderbereich 34 des Steckergehäuses 14 ist eine isolierende Auskleidung 36 in das Steckergehäuse 14 eingebracht. Diese isolierende Auskleidung hat in etwa einen Außendurchmesser entsprechend dem Innendurchmesser des Zylinderbereiches 34 und ragt über einen einteilig daran angeformten Befestigungskragen 38 in die Durchführung 32 herein und ist über diese formschlüssig lagegesichert. Die isolierende Auskleidung 36 ist durch ein dünnwandiges Kunststoffteil gebildet. In axialer Richtung der Auskleidung 36 vorgelagert nimmt das Steckergehäuse 14 eine Isolierbuchse 40 in sich auf, die sich in axialer Richtung des Zylinderbereiches 34 unmittelbar der isolierenden Auskleidung 36 anschließt und mehrere elektrisch leitende Kontaktelemente 42 elektrisch jeweils voneinander isoliert hält. Die elektrischen Kontaktelemente 42 überragen vorliegend das Steckergehäuse 14 und sind im eingesteckten Zustand (vgl. 4) in schlitzförmigen Aufnahmen der Leiterplatte 8 aufgenommen und elektrisch mit der Leiterplatte 8 kontaktiert. Zwischen den einzelnen Kontaktelementen 42 und ausgebildet durch das Material der Isolierbuchse 40 wird diese endseitig von Trennwänden 44 überragt, die zwischen den einzelnen Kontaktelementen 42 zur Erhöhung der Luft- und Kriechstrecke vorgesehen sind.
Die 1 verdeutlicht den Stecker 12 vor dem Einbringen in das Gehäuse 6 des Verbrauchers 2 und lässt ferner einen Blick durch eine Steckeröffnung 46 in das Innere des Gehäuses 4, 6 zu. Das Gehäuse 6 bildet einen zylindrischen Kragen 48 aus, dessen Innendurchmesser an den Außendurchmesser eines zylindrischen Zapfens 50 des Steckers 12 angepasst ist. In diesem Bereich findet durch eine in einer Umfangsnut 52 des zylindrischen Zapfens 50 gehaltene Dichtung 54 eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse 6 und dem Stecker 12 statt. Der zylindrische Kragen 48 ist endseitig überragt von durch Stanzen und leicht invertiges Biegen des Blechmaterials des Gehäusedeckels 6 ausgeformten Rastzähnen 56, die gleichmäßig auf den Umfang des zylindrischen Kragens 48 verteilt vorgesehen sind. Korrespondierend zu diesen durch die Rastzähne 56 ausgebildeten Formschlussgegenelementen weist der zylindrische Zapfen 50 an seiner Außenumfangsfläche Formschlusssegmente in Form von sich radial öffnenden Aufnahmen 58 auf, die an die Form der Rastzähne 56 angepasst sind, sodass im eingesteckten Zustand die Rastzähne 56 mit einer Verrastungsfläche 60 der Aufnahmen 58 zusammenwirken. Wie 2 verdeutlicht, kann der so eingesteckte Stecker 12 nicht entgegen der Einsteckrichtung S aus dem Gehäuse 6 herausgezogen werden. Vielmehr ist der Stecker 12 formschlüssig und unverlierbar in dem Gehäusedeckel 6 gehalten.
Wie ferner 1 erkennen lässt, sind zwei unterschiedlich breite Aufnahmen 58 an dem zylindrischen Zapfen 50 ausgeformt. Als Breite soll dabei die Erstreckungsrichtung der Aufnahmen 58 in Umfangsrichtung des Zapfens 50 verstanden werden. Korrespondierend hierzu – wenngleich nicht gezeigt – haben die Rastzähne 56 eine unterschiedliche Breite, sodass eine sichere Verrastung lediglich dann möglich ist, wenn die jeweils breiteren Rastzähne 56 in den jeweils breiteren Aufnahmen 58 aufgenommen sind. Hierdurch lässt sich die Anzahl der denkbaren Ausrichtungen des Steckergehäuses 14 relativ zu dem Gehäusedeckel 6 beeinflussen. Ebenso gut können identisch breit ausgebildete Zähne vorgesehen sein, um das Steckergehäuse 14 in einer durch die Rastzähne 56 und die zugehörigen Aufnahmen 58 vorbestimmten winkligen Anordnung relativ zu dem Gehäusedeckel 6 zu verrasten. Die denkbaren Positionen ergeben sich dadurch, dass jedenfalls identisch ausgeformte Rastzähne 56 mit einem vorbestimmten umfänglichen Versatz oder einer Multiplen davon in Umfangsrichtung relativ zueinander beabstandet sind. Gleiches gilt für die Aufnahmen 58. So ist es möglich, den Stecker jeweils an verschiedenen, winkelmäßig voneinander unterschiedlichen Positionen in Bezug auf die Einsteckrichtung S mit dem Gehäuse 6 zu verrasten und damit das Kabel 16 in vorbestimmter radialer Ausrichtung relativ zu der Steckeröffnung 46 anzuordnen. Dabei legt ein die im Grunde zylindrische Außenfläche des Steckergehäuses 2 im Zylinderbereich 34 überragender Flansch 62 die Einstecktiefe des Steckergehäuses 14 fest. Das Zusammenwirken von Flansch 62 und Außenseite des Gehäusedeckels 6 einerseits und das Anliegen der Rastzähne 56 gegen die Verrastungsfläche 60 andererseits führt zu einer beiderseits axialen Festlegung des Steckergehäuses 14 in Steckrichtung S.
Wie 2 zu entnehmen ist, hat die Isolierbuchse 40 an ihrem freien Ende eine im Querschnitt nach hinten keilförmige Ausgestaltung wodurch ein Hinterschnitt 64 gebildet ist, der einen verbreiterten ringförmigen Kopf 66 am freien Ende des metallischen Steckergehäuses 14 übergreift, sodass die Isolierbuchse 40 in axialer Richtung entgegen der Steckrichtung S in dem Steckergehäuse 14 gehalten ist. Nach dem Verbinden der einzelnen von der inneren Ummantelung befreiten Kabeladern 68 mit den zugehörigen Kontaktelementen 42 können diese in dazu vorgesehene Aufnahmen 70 der Isolierbuchse 40 eingebracht und dort befestigt werden. Danach wird die Isolierbuchse 40 axial auf das freie Ende des Steckergehäuses 14 aufgeschoben und über den Hinterschnitt 64 axial fixiert. Danach befinden sich die gegenüber dem inneren Mantel des Kabels 16 freigelegten Kabeladern 68 ausschließlich umgeben von der isolierenden Auskleidung 36 in dem ansonsten metallischen und damit elektrisch leitenden Gehäuse.
Bezugszeichenliste

2: Verbraucher
4: Gehäusebasis
6: Gehäusedeckel
8: Leiterplatte
10: Dichtelement
12: Stecker
14: Steckergehäuse
16: Kabel
18: Kabel aufnehmendes Ende des Steckergehäuses 14
20: Stopfenelement
21: Führungssteg
22: Längsnut
23: Aussparung
24: Ringfläche
26: Kompressionsring
28: Kontaktfederelement
30: Abschirmummantelung
32: Durchführung
34: Zylinderbereich
36: Isolierende Auskleidung
38: Befestigungskragen
40: Isolierbuchse
42: Kontaktelement
44: Trennwand
46: Steckeröffnung
48: Zylindrischer Kragen
50: Zylindrischer Zapfen
52: Umfangsnut
54: Dichtung
56: Rastzahn
58: Aufnahme
60: Verrastungsfläche
62: Flansch
64: Hinterschnitt
66: Kopf
68: Kabelader
70: Aufnahme
S: Steckrichtung

Claims

Elektrische Steckverbindung zwischen einem Verbraucher (2) mit einem eine Steckeröffnung (46) ausbildenden Gehäuse (6) und einem Stecker (12), der in die Steckeröffnung (46) einbringbar ist, wobei der Stecker (12) ein Steckergehäuse (14) und zumindest ein isolierend darin abgestütztes und an dem Steckergehäuse (14) freiliegendes Kontaktelement (42) aufweist, wobei an dem Steckergehäuse (14) das wenigstens eine Kontaktelement (42) umgebend ein Zapfen (50) mit zumindest einem Formschlusssegment (58) vorgesehen ist, dem ein an dem Gehäuse (6) ausgebildetes Formschlussgegensegment (56) zugeordnet ist, wobei das Formschlusssegment (58) und das Formschlussgegensegment (56) so ausgebildet sind, dass sie eine Relativbewegung von Stecker (12) und Gehäuse (6) zulassen, dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusssegment (58) und das Formschlussgegensegment (56) so ausgebildet sind, dass Stecker (12) und Gehäuse (6) in wenigstens zwei unterschiedlichen Winkelpositionen um eine zu der Steckrichtung (S) parallele Achse formschlüssig festlegbar sind.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (14) und das Gehäuse (6) über Formschlusssegment (58) und Formschlussgegensegment (56) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (14) und/oder das Gehäuse (6) ein Metallblech umfasst, das zur Ausbildung des Formschlusssegmentes (58) bzw. des Formschlussgegensegmentes (56) auf einer zylindrischen Umfangsfläche (50) verteilt angeordnete und radial nach innen umbogene Rastzähne (56) ausbildet und dass das andere von Steckergehäuse und Gehäuse mit den Rastzähnen (56) zusammenwirkende Rastzahnaufnahmen (58) ausbildet.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Rastzähne (56) mit voneinander abweichender umfänglicher Erstreckung und hierzu korrespondierende Rastzahnaufnahmen (58) vorgesehen sind.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastzahnaufnahmen (58) an dem Zapfen (50) des Steckergehäuses (14) ausgebildet sind, dessen freies Ende einen Hinterschnitt (64) zur axialen Festlegung einer Isolierbuchse (40) aufweist, die entgegen der Steckrichtung (S) in das Steckergehäuse (14) eingeschoben ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Steckergehäuse (14) befestigtes Kabel (16) im Wesentlichen rechtwinklig zu der Einsteckrichtung (S) angeschlossen ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (14) mit Abstand zu seinem das Kabel (16) aufnehmenden Ende (18) eine Ringfläche (24) ausbildet, an der ein umfänglich an einer Abschirmung des Kabels (30) anliegendes Kontaktfederelement (28) anliegt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ende (18) und der Ringfläche (24) ein in das Steckergehäuse (14) eingepresster Kompressionsring (26) angeordnet ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressionselement (26) zwischen der Ringfläche (24) und einem endseitig in dem Steckergehäuse (14) freiliegenden Stopfenelement (20) befestigt ist, welches mit dem Steckergehäuse (14) verrastet ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Dichtelement (54), welches zwischen dem Steckergehäuse (14) und dem Gehäuse (6) vorgesehen ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen sich im Wesentlichen quer zur Einsteckrichtung (S) erstreckenden Flansch (62), der bei eingestecktem Steckergehäuse (14) gegen die Oberfläche des Gehäuses (6) anliegt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in dem Steckergehäuse (14) angeordnete elektrisch isolierende Auskleidung (36), die im Anschluss an die Isolierbuchse (40) vorgesehen ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Auskleidung (36) in dem Steckergehäuse (14) durch Freischneiden des Kabelmantels freiliegende Kabeladern (66) umgibt.
Elektrische Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Auskleidung (36) in etwa bis zu derjenigen Erstreckung reicht, an welcher die Abschirmung (30) endet.