DE4041576A1 - Elektrische steckverbindung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Steckverbindung nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, bei elektrischen Steckverbindungen, die aus einem Steckerteil und aus einem an dieses angepaßten Kupplungsteil be­ stehen, Verriegelungen vorzusehen, die ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbindung verhindern. Diese Verriegelungen sind üblicher­ weise als elastische Elemente wie Federn, Haken und dergleichen ausgebildet, die beim Schließen der Steckverbindung hinter Rastele­ mente einrasten.

Bei hohen mechanischen Beanspruchungen dieser Steckverbindungen, beispielsweise bei Steckverbindungen an Bord eines Kraftfahrzeuges, ist es erforderlich, die zum Verriegeln erforderlichen Elemente verstärkt auszubilden, damit ein Lösen der Steckverbindung durch die erheblichen mechanischen Beanspruchungen der Steckverbindung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs sicher vermieden wird.

Durch die DE 35 31 925 C2 ist ein elektrischer Steckverbinder be­ kannt, mit einer U-förmiger Verriegelungsfeder aus Draht, die auf einem Kupplungsteil gelagert ist und eine Rastnase eines in das Kupplungsteil eingesteckten Steckerteils hintergreift. Die Ver­ riegelungsfeder ist ein kompliziert gebogenes Bauteil aus Federdraht mit zwei Federschenkel, wobei jeder der Federschenkel einen zwei­ armigen Hebel bildet, und an den Hebeln Verriegelungsabschnitte mit einem Stützabschnitt und einem Handhabungsabschnitt ausgeformt sind.

Ein derartiges Bauteil ist mit vielen, voneinander abhängigen Toleranzen behaftet, was bei einem Biegeteil, dessen Drahtdurch­ messer im Verhältnis zu den einzelnen Biegeabschnitten relativ groß und das dadurch in sich sehr steif ist, zu hohen Fertigungskosten durch aufwendige Werkzeuge und großen Prüfaufwand führt.

Zur Aufnahme dieser kompliziert gestalteten Verriegelungsfeder sind am Steckergehäuse entsprechend vielfältig gestaltete Lagerelemente erforderlich, was auch bei dem Steckergehäuse zu einer kosteninten­ siven Fertigung führt. Dieses steht einer wirtschaftlichen Fertigung der Steckverbindung entgegen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steckverbindung mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die zuvor erwähnten Unzulänglichkeiten vermieden werden und eine besonders einfache, preisgünstig herzustellende Steckverbindung geschaffen ist.

Dazu weist das Kupplungsteil mindestens ein Federelement auf, das mit dem Gehäuse des Kupplungsteils einstückig ist. Dadurch entfallen getrennte Prüfungen und die Montage der beiden Teile.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 an­ gegebenen Steckverbindung möglich.

Durch die Fertigung der Steckverbindung aus Kunststoffteilen ist diese massearm und insbesondere bei Schwingbeschleunigungen wenig zum Mitschwingen angeregt, wodurch die Steckverbindung, vorzugsweise im Kraftfahrzeug, universell einsetzbar ist.

Mit der Radialdichtung nach Anspruch 4 und der Einzelleiterdichtung nach Anspruch 6 läßt sich eine günstige Abdichtung der Steckver­ bindung erzielen.

Durch die Bestückung der mindestens einen Aufnahmekammer mit einem Rundkontakt nach Anspruch 5, der mit einem entsprechend angepaßten Steckstift des Steckerteils verbunden wird, ergibt sich eine beson­ ders zuverlässige elektrische Steckverbindung.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt, das nachfolgend näher beschrieben wird. Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein zweipoliges Steckergehäuse und Fig. 2 eine gekuppelte Steckverbindung im Längsschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist als Teil einer elektrischen Steckverbindung ein Kupplungsteil 11 mit einem Gehäuse 15 dargestellt. Diese ist in seiner Grundform zylinderförmig mit über weitere Bereiche elliptischer Querschnittsfläche und bildet stirnseitig einerseits eine Steckseite 12 und andererseits eine Anschlußseite 13 aus.

Das Kupplungsteil 11 weist zur Aufnahme eines nur in der Fig. 2 dargestellten Steckerteils 31 eine hohlzylinderförmige Öffnung 14 auf, die umfangsseitig von einer Wand 16 und stirnseitig, zur An­ schlußseite 13 hin, durch eine nur in der Fig. 2 gezeigte Grund­ fläche 17 begrenzt ist.

In der Öffnung 14 ist, mit weitgehend konstantem radialem Abstand zur Wand 16 ein Kontaktträger 18 angeordnet, der aus der Grundfläche 17 axialgerichtet hervorsteht und zur Steckseite 12 hin stirnseitig bündig mit der Wand 16 abschließt.

Der Kontaktträger 18 weist zwei axial verlaufende, das Kupplungsteil 11 auf seiner ganzen Länge durchdringende Aufnahmekammern 19 auf. Die Aufnahmekammern 19 sind in ihrem Längsverlauf abschnittsweise gestuft mit jeweils kreisförmiger Querschnittsfläche.

An den Schmalseiten des Kupplungsteils 11 sind außenliegend, von der Steckseite 12 ausgehend und überwiegend längs gerichtet, je ein zweiarmiger Hebel 21 angeformt. Von dem Hebel 21 sind in der Fig. 1 ein annähernd kreisförmiger, flacher Betätigungsarm 22 und ein mit diesem über einen axial verlaufenden Rastarm 23 verbundene Rast­ fläche 24 gezeigt. Der Rastarm 23 stützt sich auf einer flachen, radial ausfederungsfähigen Zunge 26 ab, die wiederum an einem Quer­ steg 27 angeformt ist. Der Quersteg 27, an den auch der Betätigungs­ arm 22 an der dem Rastarm 23 zugewandten Seite angeformt ist, bildet eine etwa senkrecht von der Wand 16 nach außen abstehende ab­ biegungsfähige federungsfähige Schulter.

Die Rastfläche 24 ist stabförmig mit etwa quadratischer Quer­ schnittsfläche. Sie ist, bezogen auf das sich hauptsächlich längs erstreckende Kupplungsteil 11, quer gerichtet und schließt stirn­ seitig, zur Steckseite 12 hin annähernd mit diesem ab. Die Wand 16 des hier eine elliptische Querschnittsfläche aufweisenden Kupplungs­ teils 11 ist im Bereich der Hauptscheitel dieser Querschnittsfläche unterbrochen, so daß die Rastflachen 24 in etwa Tangentenabschnitte an diese Querschnittsfläche im Bereich ihrer Hauptscheitel bilden.

Das Kupplungsteil 11 schließt zur Anschlußseite 13 hin, eine Ein­ führöffnung 25 bildend, mit einer Tülle 28 ab.

Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt die gekuppelte Steckverbindung, bestehend aus dem Kupplungsteil 11 und einem Steckerteil 31. Das Kupplungsteil 11 ist mit dem nur teilweise dargestellten Steckerteil 31 in Richtung des Pfeiles 32 gefügt.

Das Steckerteil 31 weist endseitig, dem Kupplungsteil 11 abgewandt, ein Anschlußstück 33 auf, mit dem das Steckerteil 31 an einem nicht mehr dargestellten Aggregat, beispielsweise an einem Magnetein­ spritzventil, montiert werden kann. Das Anschlußstück 33, das in Anpassung an den Anbauort unterschiedlich ausgebildet sein kann, ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel schematisch als Quader darge­ stellt mit einer quer zur Richtung des Pfeiles 32 angeordneten Steckerseite 34, die dem Kupplungsteil 11 zugewandt ist.

Normal zur Steckerseite 34 ist auf dieser ein hülsenförmiger Stutzen 36 mit elliptischer Querschnittsfläche angebracht, der in seinen Außenmaßen so bestimmt ist, daß er mit Bewegungsspiel in die Öffnung 14 des Kupplungsteils 11, wie in Fig. 2 gezeigt, eingefügt werden kann.

Zum Zwecke der Verrastung in dieser Stellung sind auf den Schmal­ seiten des Stutzens 36 Rastflächen 37 in der Form von Rastnasen angeordnet, hinter die die Rastflächen 24 einfedernd greifen und die Steckverbindung bezüglich Zugkräften sichern. In der Mantelfläche der Stutzens 36 ist eine umlaufende Radialdichtung 38 in einer Ringnut 39 gelagert. Die Radialdichtung 38 besteht aus einem auf­ federungsfähigen O-Ring, der, das Bewegungsspiel zwischen Stutzen 36 und Innenseite der Wand 16 des Kupplungsteils 11 überbrückt und die Steckverbindung nach außen hin abdichtet.

Im Innern des Stützens 36 befinden sich zwei längsgerichtete, zylin­ drische, mit einer Einführschräge 41 versehene Steckstifte 42, die sowohl zueinander als auch zu der Innenseite des Stutzens 36 hin radialen Abstand haben. Die Steckstifte 42, von denen einer in der Fig. 2 ansatzweise gezeigt ist und die in dem Steckerteil 31 abge­ dichtet sind, stellen einerseits die elektrischen Verbindungen zu dem Aggregat her, auf dem der Steckerteil 31 montiert ist. Anderer­ seits ragen sie bei gekuppelter Steckverbindung, jeweils einen elektrischen Kontakt herstellend, in Rundkontakte 43 in der Form von Rundbuchsen, die in die Aufnahmekammern 19 des Kontaktträgers 18, gegen Verdrehen und gegen axiales Verschieben gesichert, eingesetzt sind. Diese Sicherungen erfolgen über nicht näher bezeichnete Elemente, beispielsweise Spreizarme, die sich formschlüssig an Ab­ sätzen, die durch den abschnittsweise gestuften Längsverlauf der Aufnahmekammer 19 gebildet sind, abstützen.

Jeder der Rundkontakte 43 ist in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise mit einem Einzelleiter 44 einer elektrischen Leitung elektrisch leitend verbunden. Der Einzelleiter 44 ist von einer balgförmigen auffederungsfähigen Einzeladerdichtung 46 um­ geben, die radial einerseits gegen den Einzelleiter 44 und anderer­ seits gegen eine Innenwandung 47 der Aufnahmekammer 19 drückt und die Steckverbindung innen abdichtet. Die Abdichtung der Einzelleiter auf der Seite des Steckerteils 31 erfolgt analog.

Zur Anschlußseite 13 hin werden die Aufnahmekammer 19 gemeinsam von der Tülle 28 umfaßt, die auf nicht näher dargestellte Weise am Kupplungsteil 11 gelagert ist und eine axiale Verlängerung der An­ schlußkammer 19 und die Öffnung 14 bildet. In der Längserstreckung der Tülle 28, die eine Einführöffnung bildet, liegt die Übergangs­ stelle der Einzelleiter 34 zu einer nicht mehr dargestellten An­ schlußleitung, gegen deren Außenhülle die Tülle 28 straff und federnd, als Vordichtung der Steckverbindung und als Knickschutz für die Anschlußleitung anliegt.

Zum Fügen der Steckverbindung werden das Kupplungsteil 11 und der Steckerteil 31 achsgleich längs des Pfeiles 32 gegeneinander ge­ drückt, wobei die elliptische Ausbildung des Kontaktträgers 18 und des Stutzens 36 und eine nicht dargestellte Kodierung am Kupplungs­ teil 11 und Steckerteil 31 dieses nur in einer einzigen Drehwinkel­ lage erlaubt. Beim Fügen gleiten die Rastflächen 24 über die rampen­ förmigen Rastflächen 37, wodurch der Quersteg 27 mittels des Rast­ arms 23 und der Zungen 26, radial gerichtete Rückstellkräfte er­ zeugend, ausgelenkt werden.

In der Ausgangsstellung der Steckverbindung liegt der Stutzen 36 an der Grundfläche 17 des Kupplungsteils 11 an und die Rastflächen 24 hintergreifen mittels der Rückstellkräfte der Querstege 27 die Rast­ flächen 37. Somit sind Kupplungsteil 11 und Steckerteil 31 sicher miteinander verriegelt.

Zum Lösen der Steckverbindung wird auf die Betätigungsarme 22 bis zu deren Anlage auf die Wand 16 radial zur Wand 16 gerichtet gedrückt. Dabei werden die Rastflächen 24 mittels der ebenfalls mitbewegten Rastarme 23 einerseits, und den Querstegen 27 mit den Zungen 26 andererseits, so weit verschoben, daß sie die Rastflächen 37 radial überragen und mittels einer Zugkraft am Kupplungsteil 11 über diese Rastflächen 37 zurückgezogen werden können. Damit ist die Ver­ riegelung aufgehoben und die Steckverbindung bei fortgeführter Zug­ bewegung ohne weitere Druckbeaufschlagung der Betätigungsarme 22 lösbar.

Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Quer­ schnittsfläche des Kupplungsteils 11 an der Steckseite 12 und die daran angepaßte Querschnittsfläche des Stutzens 36 auch eine, von der Ellipse abweichende Form aufweisen. Bei einer von der Polzahl 2 abweichenden Anzahl von Kontakten der Steckverbindung wird vorzugs­ weise mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche eine optimale Raum­ aufteilung hinsichtlich minimierten Außenabmessungen der Steckver­ bindung einerseits und ausreichendem Abstand der Kontakte zueinander andererseits erreicht.

Des weiteren können die Steckstifte 42 auch in dem Kupplungsteil 11 und die Rundkontakte 43 in dem Steckerteil 31 angeordnet sein. Darüber hinaus kann, alternativ zum beschriebenen Ausführungsbei­ spiel, die umlaufende Radialdichtung 38 auch in einer in der Wand 16 innenliegend angebrachten Ringnut 39 gelagert sein.

Mit der beschriebenen Steckverbindung ist es möglich, durch die Kombination der Merkmale Einzelleiterdichtung 46, Radialdichtung 38, Ausbildung der Steckstifte 42 und Rundkontakte 43 als Rundkontakt­ elemente sowie die Ausbildung des Kupplungsteils 11, des Stecker­ teils 31 und der Hebel 21 als ein einstückiges Kunststoffteil eine Steckverbindung zu schaffen, die preisgünstig herstellbar und zu­ gleich betriebssicher ist.

Claims (8)

1. Elektrische Steckverbindung mit aus Kunststoff bestehendem Kupplungsteil und Steckerteil, das in eine Öffnung des Kupplungs­ teils einsteckbar ist, das in eingestecktem Zustand den Steckerteil mit seiner, die Öffnung bildenden Wand umfaßt, wobei das Steckerteil auf seiner Außenseite wenigstens eine Rastfläche aufweist, an der im eingesteckten Zustand ein, am Kupplungsteil federnd festgelegter Hebel mit einer Rastfläche eingreift, welcher Hebel als zweiarmiger, sich am Kupplungsteil abstützender Hebel ausgebildet ist, mit einem Betätigungsarm und einem, die Rastfläche aufweisenden Rastarm, der federnd in einer Ausgangsstellung am Kupplungsteil oder Steckerteil zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (21) als einstückiges Teil des Gehäuses (15) des Kupplungsteils (11) an der Wand (16) außenliegend angeformt ist und um einen von der Wand (16) vorstehenden federnden Teil (27, 26) aus elastischem Kunststoff schwenkbar ist.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Teil (27, 26) eine aus der Wand (16) ausgesparte, mit einem mit dem Hebel (21) verbundenen Quersteg (27) versehene Zunge (26) ist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (11) symmetrisch zu einer Axialebene geformt ist.

4. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckerteil (31) zum Kupplungsteil (11) hin hülsenförmig ist und einen Stutzen (36) bildet, dessen Grundform im Querschnitt elliptisch ist und zwischen dem Stutzen (36) und einer Wand (16) des Kupplungsteils (11) eine Radialdichtung (38) angeordnet ist.

5. Steckverbindung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß axial in die Öffnung (14) des Kupplungsteils (11) ein Kontakt­ träger (18) für Rundkontakte (43), dessen Querschnittsfläche in der Grundform insbesondere elliptisch ist, ragt und in den die Rundkon­ takte (43) von der dem Steckerteil (31) abgewandten Rückseite des Kupplungsteils (11) durch je eine Aufnahmekammer (19) eingeführt und in dieser fixiert sind.

6. Steckverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundkontakte (43) elektrisch mit Einzelleitern (44) verbunden sind und sich rückwärts in eine, in die Aufnahmekammer (19) mündende Ein­ führöffnung (25) auf der Rückseite des Kupplungsteils (11) er­ strecken und dort mit weiterführenden Leitern verbunden sind.

7. Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelleiter (44) durch eine auffedernde Einzelleiterdichtung (46) aus der Aufnahmekammer (19) aus dem Kupplungsteil (11) herausgeführt sind.

8. Steckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckerteil (31) axial gerichtete, in den Stutzen (36) ragende Steckstifte (42) aufweist, die in dem Stecker­ teil (31) abgedichtet sind.