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Diese
Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder und insbesondere
einen elektrischen Steckverbinder für ein Lenkrad eines Fahrzeugs,
entsprechend den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.
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Ein
Steckverbindersystem mit allen Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch
1 wird in
US 5 944 534 beschrieben.
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In
modernen Fahrzeugen wird eine zunehmende Zahl von elektrischen Geräten und
Steuerungen, die eine elektrische Verbindung mit einem Energiesystem
oder Steuerungssystem im Fahrzeug erfordern, am Lenkrad des Fahrzeugs
angeordnet. Beispiele solcher elektrischen Geräte schließen die Hupensteuerung, die
Airbageinheit, die Stereoanlagenregler und die Getriebebetätigungen
usw. ein.
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Da
das Lenkrad, das diese Geräte
und Steuerungen aufnimmt, eine ziemlich komplexe Einheit ist, müssen Automobilhersteller
die Lenkradeinheit in der Form einer vorgefertigten Einheit herstellen,
die schnell und leicht in das Fahrzeug eingepaßt werden kann. Ein gegenwärtig zum
elektrischen Anschließen der
Lenkradeinheit verwendetes Verbindungssystem umfaßt einen
Steckverbinder, verbunden mit einem flexiblen Draht einer bestimmten
Länge,
verbunden mit einem an der Lenksäule
des Fahrzeugs befestigten Gerät.
Um die Lenkradeinheit an der Lenksäule zu befestigen, wird der
Steckverbinder durch eine Öffnung
in der Lenkradstruktur geführt,
um so einen Steckverbinder mit einem entsprechenden Steckverbinder
an der Lenkradeinheit in Eingriff zu bringen.
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Um
den Lenkradeinheit-Steckverbinder mit dem mit dem Fahrzeug verbundenen
Steckverbinder in Eingriff zu bringen, wird üblicherweise von der Vorderseite
des Lenkrads auf den Lenkradeinheit-Steckverbinder zugegriffen. Dies bringt
die Notwendigkeit mit sich, einen Zugangsbereich in der Vorderseite des
Lenkrads zu lassen, der nach dem gegenseitigen Eingriff der Steckverbinder
geschlossen wird, zum Beispiel durch Aufbringen der Airbageinheit-Abdeckung.
Demzufolge wird die Lenkradeinheit-Montage an der Fahrzeugmontagelinie
nach dem Verbinden der Steckverbinder abgeschlossen.
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Vom
Standpunkt des Automobilherstellers aus wäre es vorzuziehen, über eine
vollständig
unabhängige
Lenkradeinheit zu verfügen,
die nicht erfordert, daß an
der Fahrzeugmontagelinie ergänzende Montagevorgänge ausgeführt werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder
mit den Merkmalen von Anspruch 1.
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Die
Erfindung wird nun als Beispiel beschrieben, unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Abbildungen, in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Lenkradeinheit mit einem Steckverbinder
nach der Erfindung ist,
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2 eine
schematische Ansicht der in 1 gezeigten
Lenkradeinheit ist,
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3 eine
perspektivische Ansicht des Steckverbinders entsprechend Pfeil III
in 2 ist,
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4 eine
perspektivische Ansicht der Hauptbauteile des Steckverbinders in 3 ist,
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5 eine
Querschnittsansicht längs
der Linie V-V in 3 ist, welche die anfängliche
Eingriffsfolge des Steckverbinders zeigt,
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6 eine
Querschnittsansicht längs
der Linie V-V in 3 ist, welche die dazwischenliegende Eingriffsfolge
des Steckverbinders zeigt,
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7 eine
Querschnittsansicht längs
der Linie V-V in 3 ist, welche die dazwischenliegende Eingriffsfolge
des Steckverbinders zeigt,
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8 eine
Querschnittsansicht längs
der Linie V-V in 3 ist, welche die abschließende Eingriffsfolge
des Steckverbinders zeigt,
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1 und 2 zeigen
eine Struktur eines Lenkrads 10 eines Fahrzeugs. Der restliche
Teil des Lenkrads wird nicht gezeigt, weil er im Rahmen dieser Erfindung
nicht eingeschlossen ist und Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannt
ist. Die Struktur des Lenkrads 10 umfaßt ein Loch 12 zum
Befestigen des Lenkrads an einer Lenksäule (nicht gezeigt) des Fahrzeugs.
Die Struktur des Lenkrads 10 umfaßt ebenfalls ein Steckverbindergehäuse 14 und
ein Befestigungsgehäuse 16.
Das Steckverbindergehäuse 14 ist
durchgehend, während
das Befestigungsgehäuse 16 entweder
blind oder durchgehend sein kann. Das Steckverbinder- und das Befestigungsgehäuse 14, 16 können integral
durch Gießen
oder Formen mit dem restlichen Teil der Struktur des Lenkrads 10 hergestellt
werden. Für
Fachleute auf dem Gebiet wird ebenfalls zu verstehen und zu erkennen sein,
daß bei
einer alternativen Form des Ausführungsbeispiels,
die hierin nicht illustriert wird, ein einziges Gehäuse verwendet
werden kann, um die Funktion beider Gehäuse 14, 16 auszuführen.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt, umfaßt ein Steckverbinder 18 einen
Steckverbinderkörper 20 und
eine Befestigungsvorrichtung 22. Der Steckverbinderkörper 20 wird
aus einem Material wie beispielsweise einem Spritzgußkunststoff
hergestellt und hat einen Satz von elektrischen Kontakten. Bei der
illustrierten Ausführungsform
wird der Steckverbinderkörper 20 mit
einem ersten Satz von Kontaktgehäusen 24 ausgestattet
und wird in der Form einer Hülle
hergestellt, bestimmt zum Aufnehmen eines sekundären Steckverbinderkörpers 26,
ausgestattet mit einem zweiten Satz von Kontaktgehäusen 28.
Für Fachleute
auf dem Gebiet wird zu erkennen und zu verstehen sein, daß der erste
und der zweite Satz von Kontaktgehäusen 24, 28 für die Zwecke
dieser Erfindung alle im Körper
des Steckverbinderkörpers 20 geformt
werden könnten
und dass die Anzahl der elektrischen Kontakten in dem Steckverbinderkörper 20 und
in dem sekundären
Steckverbinderkörper 26 entsprechend
der gewünschten
Anwendung verändert
werden könnten.
Bei der als Beispiel in den Zeichnungen illustrierten Ausführungsform
gibt es im sekundären
Steckverbinderkörper 26 acht
Kontaktgehäuse 28 und
im Steckverbinderkörper 20 vier Kontaktgehäuse 24.
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Der
Steckverbinderkörper 20 hat
wesentlich parallele Seiten 30 mit vorspringenden Abschnitten 32.
Jeder vorspringende Abschnitt 32 hat eine obere Ruhefläche 34.
Der untere Teil jedes vorspringenden Abschnitts 32 wird
mit Hilfe eines Keilabschnitts 36 an einer Außenfläche der
jeweiligen parallelen Seite 30 befestigt. Der Steckverbinderkörper 20 umfaßt ebenfalls
ein Paar von Nockenflächen 38,
die nach unten zeigen und an seitlichen vorspringenden Abschnitten 40 geformt
werden, die integral mit einem oberen Abschnitt der parallelen Seiten 30 sind.
Bei Betrachtung des Steckverbinderkörpers 20 längs einer
Richtung senkrecht zu den parallelen Seiten 30 werden die
Nockenflächen 38 im
Verhältnis
zur Ruhefläche 34 in
seitlicher Richtung bewegt. Der Steckverbinderkörper 20 wird ebenfalls
mit einem Paar von Fenstern 39 versehen.
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Wie
in 4 gezeigt, umfaßt die Befestigungsvorrichtung 22 einen
Befestigungskörper 42, der
vorzugsweise aus Kunststoffmaterial hergestellt wird und Ansteck-Eingriffselemente 44 hat,
die den Befestigungskörper 42 im
Befestigungsgehäuse 16 des
Lenkrades 10 verankern. Die Befestigungsvorrichtung 22 umfaßt ferner
ein Paar von Haltearmen 46, die vom Befestigungskörper 42 vorspringen.
Vorzugsweise werden die Haltearme 46 durch einen profilierten
Draht aus einem Metallmaterial der für die Herstellung von Federn
verwendeten Art gebildet. Der profilierte Draht, der die Haltearme 46 bildet,
wird vorzugsweise zusammen mit dem Befestigungskörper 42 geformt derart,
daß der
Drahtabschnitt, der die Arme 46 verbindet, in dem Kunststoffmaterial,
das den Körper 42 bildet,
eingeschlossen wird. Die Haltearme 46 können in der durch Pfeile 48 in 4 gezeigten
Richtung elastisch verformt werden, und unter Ruhebedingungen werden
die Haltearme 46 zueinander in einem Abstand angeordnet,
welcher der Entfernung zwischen den Außenflächen der parallelen Seiten 30 des
Steckverbinderkörpers 20 entspricht
oder kleiner ist als dieselbe.
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3 illustriert
die Konfiguration, in welcher der Steckverbinderkörper 20 mit
Hilfe der Haltearme 46 mit der Befestigungsvorrichtung 22 verbunden wird.
Die Befestigungsvorrichtung 22 wird auf eine solche Weise
verbunden, daß sie
nicht vom Steckverbinderkörper 20 getrennt
werden kann. Jeder der Haltearme 46 wird über der
entsprechenden Ruhefläche 34 und
unter der entsprechenden Nockenfläche 38 angeordnet.
Die Keilabschnitte 36 sind während des Anbaus des Steckverbinderkörpers 20 an
der Befestigungsvorrichtung 22 nützlich, weil dieser Anbau ausgeführt werden
kann durch Schieben der Haltearme 46 längs der Außenfläche der parallelen Seiten 30 mit
einer Bewegung von unten nach oben, bis die Haltearme 46 die
gegenüberliegenden
Flächen 34, 38 klemmen
und in Eingriff nehmen.
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Unter
Bezugnahme auf 2 stellt der Steckverbinder 18 eine
elektrische Verbindung mit einem komplementären Steckverbinder 50 her,
der zu einer elektrischen Anschlußvorrichtung 52 führt. Die Anschlußvorrichtung 52 umfaßt einen
unteren Teil 54 und einen oberen Teil 56. Der
untere Teil 54 ist bei Anwendung unbeweglich, und der obere
Teil 56 hält den
komplementären
Steckverbinder 50, der bei Anwendung integral mit dem Lenkrad
ist. Die elektrische Anschlußvorrichtung 52 enthält einen
in der Form einer Spirale gewickelten elektrischen Draht (nicht
gezeigt), der mit Hilfe der wechselseitig gekoppelten komplementären Steckverbinder 50 und
Steckverbinder 18 den elektrischen Kontakt zwischen dem Lenkrad
und dem Fahrzeug herstellt. Der komplementäre Steckverbinder 50 umfaßt ein Paar
von Ansteck-Eingriffszacken 53, welche die Fenster 39 des Steckverbinderkörpers 20 in
Eingriff nehmen.
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Wie
unten besser beschrieben, nimmt während des Anbaus des Lenkrades
an der Lenksäule (nicht
gezeigt) der Steckverbinder 18 den komplementären Steckverbinder 50 in
Eingriff. Nach dieser Erfindung wird der Steckverbinder 18 so
erreicht, daß er,
umgeachtet einer Montagetoleranz, die richtige Kopplung zwischen
den elektrischen Kontakten der wechselseitig zusammenwirkenden Steckverbinder 18, 50 sichert.
Auf Grund der Toleranz zwischen der Lenksäule (nicht gezeigt) und dem
komplementären Steckverbinder 50 sowie
der Toleranz zwischen dem Loch 12 und dem Steckverbinder 18 entspricht
die richtige Kopplungsposition des Lenkrades und der Lenksäule (nicht
gezeigt) nicht immer der richtigen Eingriffsposition des komplementären Steckverbinders 50 und
des Steckverbinders 18. Aus diesem Grund wird der Steckverbinderkörper 20 während des
Lenkradanbaus von der Befestigungsvorrichtung 22 im Steckverbinder 18 gelöst, so daß der Steckverbinderkörper 20 frei
in der optimalen Kopplungsposition im Verhältnis zum komplementären Steckverbinder 50 angeordnet
werden kann.
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Die
Lenkradeinheit, die alle Geräte,
Zubehörteile
und elektrischen Regler umfaßt,
wird vormontiert, so daß sie
eine autonome Einheit bildet. Die verschiedenen elektrischen Geräte und Regler
der Lenkradeinheit werden mit den entsprechenden elektrischen Reglern
des Steckverbinders 18 verbunden. Der Anbau des Steckverbinders 18 an
die Struktur des Lenkrades 10 wird erreicht durch Einsetzen
der Befestigungsvorrichtung 22 in das Befestigungsgehäuse 16,
so daß die
Ansteck-Eingriffselemente 44 das Befestigungsgehäuse 16 in
Eingriff nehmen. Der Steckverbinderkörper 20, der mit Hilfe
der Haltearme 46 mit der Befestigungsvorrichtung 22 verbunden wird,
nutzt das Spiel innerhalb des Steckverbindergehäuses 14.
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Die
vormontierte Lenkradeinheit wird demzufolge an der Lenksäule (nicht
gezeigt) des Fahrzeugs angebracht, wo zuvor die elektrische Anschlußvorrichtung 52 angebracht
worden ist. Dieser Anbau wird erreicht durch Aufsetzen des Lenkrades
auf die Lenksäule
(nicht gezeigt) und Schieben des Lenkrades längs der Lenksäule (nicht
gezeigt), so daß das Lenkrad
seine abschließende
Montageposition erreicht.
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5 bis
einschließlich 8 illustrieren
die verschiedenen Positionen des Steckverbinders 18 während der
Bewegung des Lenkrades an der Achse der Lenksäule (nicht gezeigt). 5 illustriert
die anfängliche
Montageposition. 6 und 7 illustrieren
die dazwischenliegenden Montagepositionen. 8 illustriert
die abschließende
Montageposition.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird die Position des Steckverbinderkörpers 20 im
Verhältnis
zur Struktur des Lenkrades 10 im vormontierten Zustand so
festgelegt, daß der
Steckverbinderkörper 20 unter Berücksichtigung
der möglichen
Toleranz die Position des vollständigen
Eingriffs mit dem komplementären
Steckverbinder 50 erreicht, bevor das Lenkrad die abschließende Montageposition
erreicht. 5 illustriert den Zustand, in
dem der Steckverbinderkörper 20 vollständig mit
dem komplementären
Steckverbinder 50 in Eingriff gebracht ist. Die Eingriffszacken 53 des
komplementären
Steckverbinders 50 nehmen die Fenster 39 des Steckverbinderkörpers 20 in
Eingriff. Der Steckverbinderkörper 20 wird durch
die Haltearme 46, die zwischen den Ruheflächen 34 und
den Nockenflächen 38 angeordnet
werden, zurückgehalten.
Die Struktur des Lenkrades 10 befindet sich in einer Entfernung
d von der in 5 durch die gepunktete Linie
gezeigten abschließenden
Montageposition.
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Nach
unten längs
der Struktur des Lenkrades 10 fortschreitend, bewegt sich
der Steckverbinderkörper 20 im
Verhältnis
zur Struktur des Lenkrades 10 nach oben. Die Befestigungsvorrichtung 22 des
Steckverbinders 18 bleibt im Verhältnis zur Struktur des Lenkrades 10 unbeweglich,
wodurch eine relative Bewegung zwischen dem Steckverbinderkörper 20 und
den Haltearmen 46 erreicht wird. Die Nockenflächen 38 üben eine
Kraft auf die Haltearme 46 aus, die dazu neigt, die Haltearme 46 in
der durch den Pfeil 48 in 6 gezeigten
Richtung auseinanderzubewegen. Die elastische Verformung der Haltearme 46 schreitet
bis zu dem Punkt voran, an dem die Haltearme 46 von den
entsprechenden Ruheflächen 34 gelöst werden.
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7 illustriert
den Zustand, in dem die Haltearme 46 vollständig von
den Ruheflächen 34 gelöst sind.
Eine zusätzliche
Abwärtsverschiebung
der Struktur des Lenkrades 10 bringt die Struktur der Lenkradeinheit
zu den in 8 illustrierten abschließenden möglichen
Montagepositionen. Die Abmessungen sind die Position des Steckverbinderkörpers 20 im
Verhältnis
zur Struktur des Lenkrades 10 und werden unter Berücksichtigung
der möglichen
Toleranz unter abschließenden
Montagebedingungen festgelegt. Der Steckverbinderkörper 20 befindet
sich in einer Position, in der die Haltearme 46 vollständig von
den Ruheflächen 34 gelöst sind.
In der abschließenden
Montageposition des Lenkrades üben
die Haltearme 46 keine Kraft in der Richtung des wechselseitigen
Eingriffs des komplementären
Steckverbinders 50 und des Steckverbinders 18 aus.
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Wie
aus dieser Beschreibung offensichtlich wird, ermöglicht der Steckverbinder 18 nach
dieser Erfindung den Eingriff mit dem komplementären Steckverbinder 50 ohne
die Notwendigkeit eine unmittelbaren manuellen Eingreifens zweier
Steckverbinder. Auf diese Weise kann die Lenkradeinheit als eine
vollständige
vormontierte Einheit hergestellt werden, ohne daß es notwendig ist, die Steckverbinder 18, 50 wechselseitig
in Eingriff zu bringen. Die Steckverbinder 18, 50 werden
während
das Anpassen des Lenkrades auf den Lenksäule (nicht gezeigt) automatisch
gekoppelt. Der Steckverbinderkörper 20 wird
sich immer in der richtigen Position im Verhältnis zum komplementären Steckverbinder 50 befinden, ungeachtet
der abschließenden
Position des Lenkrades im Verhältnis
zur Lenksäule,
die sich in dem durch die mögliche
Toleranz definierten Bereich verändern
kann.
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Beginnend
von dem in 8 illustrierten Zustand, in
dem sich der Steckverbinderkörper 20 in
der abschließenden
Eingriffsposition im Verhältnis
zum komplementären
Steckverbinder 50 befindet, wird das Abbauen des Lenkrades
selbsttätig
die Haltearme 46 neu spannen, die zur Eingriffsposition
mit den Ruheflächen 34 zurückkehren
werden. Dies erfolgt entsprechend einer Folge, die der oben beschriebenen
entgegengesetzt ist. Im einzelnen bewegt sich während des Lenkradabbaus die
Befestigungsvorrichtung 22 nach oben, während die Eingriffszacken 53 des
komplementären
Steckverbinders 50 den Steckverbinderkörper 20 zurückhalten.
Die Keilabschnitte 36 weiten die Haltearme 46 auf,
bis sie die Ruheflächen 34 festklemmen
und in Eingriff nehmen. Wenn die Haltearme 46 zu der in 5 illustrierten Position
zurückkehren,
löst eine
zusätzliche
Aufwärtsbewegung
des Lenkrades die Eingriffszacken 53 von den Fenstern 39 und
trennt den Steckverbinderkörper 20 vom
komplementären
Steckverbinder 50. An diesem Punkt ist der Steckverbinder 18,
ohne die Notwendigkeit zusätzlicher
Vorgänge,
bereit, wieder befestigt zu werden.
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Vorteilhafterweise
wird eine vollständig
unabhängige
Lenkradeinheit erreicht, die nicht erfordert, daß an der Fahrzeugmontagelinie
ergänzende Montagevorgänge ausgeführt werden.