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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft im allgemeinen
das Gebiet elektrischer Verbinder, und insbesondere ein Verbinder-Lagesicherungssystem
für einen
elektrischen Verbinder, welcher zum Paaren mit einer weiteren verbindbaren
Verbindungseinrichtung ausgebildet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektrische Verbinder erfordern normalerweise
einen sicheren mechanischen und elektrischen Eingriff zwischen einem
elektrischen Verbinder und einer verbindbaren elektrischen Verbinder-
oder einer anderen verbindbaren Verbindungseinrichtung. Verschiedene
Verriegelungssysteme wurden bereits mit elektrischen Verbindern
eingesetzt, um einen sicheren Eingriff bereitzustellen. Derartige
Systeme stellen diesen sicheren Eingriff üblicherweise mit einer leichten
Verbindung und Lösung
bereit. Beispielsweise wurden Verriegelungsmechanismen entwickelt,
welche schwenkbar gelagerte Verriegelungsarme besitzen, die sich
gegenseitig verriegeln, oder die sich mit einem komplementären Verriegelungsmechanismus
der verbindbaren Verbinder- oder Verbindungseinrichtung verriegeln.
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Zusätzlich sind Verbinder-Lagesicherungseinrichtungen
auf dem Fachgebiet bekannt. Typischerweise besteht die primäre Funktion
derartiger Einrichtungen in der Verifizierung, daß die Verbinder vollständig zusammengefügt und verriegelt
sind, d. h., daß die
Verriegelungsmechanismen vollständig oder
sicher in Eingriff stehen. Eine sekundäre Funktion besteht oft darin,
das unabsichtliche Entriegeln der Verriegelungsmechanismen und das
Zulassen einer Trennung der Verbinder zu verhindern. Diese Verbinder-Lagesicherungsfunktionen
können
in einer Vielfalt von Arten erreicht werden, wobei jedoch die meisten
herkömmlichen
Verbinder-Lagesicherungssysteme
eine Sicherungseinrichtung verwenden, welche nicht in ihre vorgesehene
Lage eingeführt werden
kann, sofern nicht der Verriegelungsarm vollständig in Eingriff steht, und
der Verriegelungsarm nicht bewegt werden kann, wenn die Sicherungseinrichtung
korrekt positioniert ist. Es treten oft Probleme mit derartigen
entfernbaren Sicherungseinrichtungen auf, da sie verlorengehen oder
falsch angebracht werden können.
Daher können
in einigen Lagesicherungssystemen die Sicherungseinrichtungen auf
dem Verbindergehäuse
vorgeladen sein. Jedoch besteht eines der Probleme mit derartigen
Systemen darin, daß,
falls die vorgeladene Sicherungseinrichtung unbeabsichtigt in ihre
endgültige
Verriegelungsposition bewegt werden sollte, bevor die Verbinder zusammengefügt sind,
keine Verbindung stattfinden kann.
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US-PS 5,330,369 offenbart einen Verbinder, welcher
ein Paar Verbindergehäuse
aufweist, wobei die Verbindergehäuse
mittels Verriegelungselementen verriegelt und verbunden sind. Eine
mit einem von dem Paar der Verbindergehäuse verriegelte und verbundene
detektierende Sicherungseinrichtung dient zur Anzeige eines korrekt
verriegelten Verbinders. Die detektierende Sicherungseinrichtung
ist so aufgebaut, daß sie
zurückgezogen
wird, wenn die Verbindergehäuse
korrekt miteinander verbunden werden.
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US-PS 5,681,178 offenbart eine elektrische Verbinderanordnung
mit einem zusammenfügbaren Steckergehäuse und
einem Buchsengehäuse
sowie eine Verbinder-Lagesicherungseinrichtung
zum Anzeigen, daß die
zusammenfügbaren
Verbindergehäuse
vollständig
zusammengefügt
sind. Das Verbinder-Lagesicherungssystem CPA enthält einen zentralen
Träger
mit einer zentralen Arretierung darauf mit einem Endabschnitt für einen
Eingriff mit einem vorderen Abschnitt des Steckergehäuses, wenn
sich die Verbinder-Lagesicherungseinrichtung
in einer vollständig
vorgeschobenen Position befindet. Das Verbinder-Lagesicherungssystem
kann an dem Steckergehäuse
in einer Voreingriffsposition verriegelt sein, um ein unbeabsichtigtes
Zurückziehen
der CPA aus einem Steckergehäuse
zu verhindern.
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EP-A-0 840 398 offenbart einen Verbinder mit
einem Paar von Gehäusen
und eine CPA. Ein Verriegelungsarm ist an einem Hebeldrehpunkt befestigt,
um sich für
eine Verriegelung mit einem zusammenfügbaren Gehäuseabschnitt zu drehen. Die CPA
ist entlang dem Verriegelungsarm verschiebbar und zu ihrer Verriegelungsposition
bewegbar, wenn ein Keil auf dem zusammenfügenden Gehäuse die CPA von einer Anschlagskante
freigibt. Um über
den gesamten Anschlag zu kommen, wird die CPA über diesen angehoben.
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Die vorliegende Erfindung ist auf
das Lösen dieser
Probleme und die Erfüllung
eines Bedarfs nach einem verbesserten Verbinder-Lagesicherungssystem
ausgerichtet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht
daher in der Bereitstellung eines neuen und verbesserten Verbinder-Lagesicherungssystems
für einen
elektrischen Verbinder, der für
eine Verbindung mit einer weiteren verbindbaren Verbindungseinrichtung
ausgelegt ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Anspruches 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen werden in den
abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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In der exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung enthält
ein elektrischer Verbinder ein Gehäuse mit einer Führung und
wenigstens einer Anschlagsfläche
in der Nähe
der Führung.
Ein primärerer
flexibler Verriegelungsarm ist schwenkbar an dem Gehäuse angebracht
und enthält
eine Verriegelung zum mechanischen Verriegeln mit einer zusammenwirkenden
Verriegelung der verbindbaren Verbindungseinrichtung. Eine Verbinder-Lagesicherungs-(CPA)-Einrichtung
ist verschiebbar an dem Gehäuse
für eine
Bewegung entlang der Führung zwischen
einer ersten Position, die eine Bewegung des Verriegelungsarms und
ein Zusammenfügen
des Verbinders mit der verbindbaren Verbindungseinrichtung zuläßt, und
einer zweiten Position, welche die Bewegung des Verriegelungsarms
von einer verriegelten Position weg verhindert, montiert. Die CPA enthält einen
flexiblen Anschlagsarm, der in die Anschlagsfläche an dem Gehäuse eingreifen
kann, um zu verhindern, daß sich
die CPA-Einrichtung aus ihrer ersten Position in die zweite Position
bewegt. Die verbindbare Verbindungseinrichtung enthält eine
Betätigungseinrichtung,
um den flexiblen Anschlagsarm der CPA-Einrichtung automatisch aus
dem Eingriff mit der Anschlagsfläche
zu bewegen, wenn der Verbinder vollständig mit der verbindbaren Verbindungseinrichtung
zusammengefügt
ist. Dadurch kann sich die CPA-Einrichtung aus ihrer ersten Position
in ihre zweite Position bewegen, die ein vollständiges Zusammenfügen des
Verbinders anzeigt.
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Wie hierin offenbart, ist der primäre flexible Verriegelungsarm
an dem Gehäuse
an einem Hebeldrehpunkt zwischen einem Verriegelungsende und einem
hinteren Ende des Verriegelungsarms gelagert. Die Führung weist
ein Paar von Führungsschienen
auf, zwischen welchen die CPA-Einrichtung gleitet, wobei jede Führungsschiene
eine von den Anschlagsflächen
enthält.
Die CPA-Einrichtung ist im allgemeinen E-förmig, indem sie ein Paar von
Außenschenkeln und
einen Mittenschenkel enthält.
Die Außenschenkel
bilden ein Paar der flexiblen Anschlagsarme, welche in die zwei
Anschlagsflächen
des Paares der Führungsschienen
eingreifen können.
Die verbindbare Verbindungseinrichtung enthält ein Paar von Betätigungseinrichtungen,
um die Anschlagsarme aus dem Eingriff mit den Anschlagsflächen zu
bewegen. Der Mittenschenkel der E-förmigen CPA-Einrichtung erstreckt
sich aus einer Blockierungsfläche, welche
unter das hintere Ende des primären
Verriegelungsarmes bewegbar ist, wenn sich die CPA-Einrichtung in
ihrer zweiten Position befindet, um das Biegen des vorderen Verriegelungsendes
des Verriegelungsarmes zu verhindern.
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Weitere Merkmale der Erfindung umfassen einen
vergrößerten Flansch
auf der CPA-Einrichtung zum Erfassen durch einen Benutzer, um eine
manuelle Betätigung
der CPA-Einrichtung und deren Bewegung zwischen ihren Positionen
zu erleichtern. Der Mittenschenkel der E-förmigen CPA-Einrichtung enthält Arretierungen,
welche mit dem hinteren Ende des primären Verriegelungsarmes in Eingriff
stehen können,
um die ersten und zweiten Positionen der CPA-Einrichtung zu definieren.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die Merkmale dieser Erfindung, welche
für neu
angesehen werden, werden ausführlich
in den beigefügten
Ansprüchen
beschrieben. Die Erfindung zusammen mit ihren Aufgaben und ihren
Vorteilen kann am besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen verstanden werden, in welchen gleiche Bezugszeichen
gleiche Elemente in den Figuren bezeichnen und in welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Verbinderanordnung ist, welche das
Verbinder-Lagesicherungssystem der Erfindung verkörpert;
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2 eine
perspektivische Vorderansicht der CPA-Einrichtung ist;
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3 eine
perspektivische Rückansicht
der CPA-Einrichtung ist;
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4 eine
Seitenexplosionsaufrißansicht der
CPA-Einrichtung, des elektrischen Verbinders und der zusammenfügbaren Verbindungsbuchse
ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht der CPA-Einrichtung, entfernt aus dem Verbinder
ist;
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6 eine
Seitenaufrißansicht ähnlich der von 4 ist, wobei sich die CPA-Einrichtung
in ihrer vorgeladenen Position auf dem Verbinder befindet;
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7 eine
perspektivische Ansicht der CPA-Einrichtung in der vorgeladenen
Position ist;
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8 eine
Seitenaufrißansicht
der Verbinderanordnung, teilweise aufgeschnitten und im Querschnitt
ist, um die flexiblen Anschlagsarme der CPA-Einrichtung zu zeigen,
die von den Betätigungspfosten
der verbindbaren Verbindungseinrichtung bewegt werden; und
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9 eine
Ansicht ähnlich
der von 8 ist, wobei
sich die CPA-Einrichtung in ihrer zweiten oder Blockierungsposition
befindet.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Gemäß detaillierterer Bezugnahme
auf die Zeichnungen und zuerst auf 1 ist
das Verbinder-Lagesicherungssystem der Erfindung in einer insgesamt
mit 10 bezeichneten elektrischen Verbinderanordnung offenbart, welche
einen insgesamt mit 12 bezeichneten elektrischen Verbinder enthält, der für ein Zusammenfügen mit
einer insgesamt mit 14 bezeichneten weiteren verbindbaren Verbindungseinrichtung,
angepaßt
ist. Eine Verbinder-Lagesicherungs-(CPA)-Einrichtung welche allgemein
mit 16 bezeichnet ist, ist an jeder gegenüberliegenden Seite des Verbinders 12 in
der Richtung des Pfeils "A" befestigt. Nur eine von den CPA-Einrichtungen
ist in den Zeichnungen dargestellt. Die verbindbare Verbindungseinrichtung 14 ist
eine verbindbare Verbindungsbuchsenstruktur mit mehreren (drei)
Buchsen 18. Obwohl nur ein Verbinder 12 in den
Zeichnungen dargestellt ist, wird einer von den Verbindern in jede Buchse 18 in
der Richtung des Pfeils "B" eingeführt.
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Bevor das Beschreiben des Verbinders 12 und
der Buchseneinrichtung 14 fortgesetzt wird, wird zuerst
Bezug auf die 2 und 3 genommen, welche eine CPA-Einrichtung 16 darstellen.
Die Einrichtung ist im allgemeinen E-förmig, so daß ein Paar Außenseitenschenkel 20 und
ein Mittenschenkel 22 definiert wird, die durch einen Querabschnitt 23 verbunden
sind, welcher einen vergrößerten Flansch
zu Erfassung durch einen Benutzer definiert, um die CPA-Einrichtung
manuell zu manipulieren und zu bewegen. Jeder Außenseitenschenkel 20 enthält einen nach
auswärts
gerichteten Verriegelungshaken 24 mit einer vorwärts gerichteten
angewinkelten oder angeschrägten
Oberfläche 26.
Die Außenseitenschenkel
besitzen stumpfe distale Enden 27. Der Mittenschenkel 22 erstreckt
sich aus einer zentralen Blockierungsoberfläche 25 und enthält einen
Verriegelungshaken 28 mit einer angewinkelten oder angeschrägten Oberfläche 30 zusammen
mit einem erhöhten
Vorsprung 32 mit angeschrägten Flächen 34 auf seinen
gegenüberliegenden
Seiten. Wie es hierin nachstehend zu sehen sein wird, bilden der
Verriegelungshaken 28 und der erhöhte Vorsprung 32 Arretierungen,
welche entsprechende Positionen der CPA-Einrichtung auf dem Verbinder 12 definieren.
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Gemäß 4 in Verbindung mit 1 besitzt die verbindbare Verbindungseinrichtung 14 ein Paar
von Betätigungspfosten 36 an
gegenüberliegenden
Seiten eines ausgesparten Bereiches 38 an jedem gegenüberliegenden
Ende jeder Buchse 18. Die Verbindungseinrichtung kann eine
einteilige Struktur sein, die in einem Stück aus einem Kunststoffmaterial
oder dergleichen geformt ist. Eine ausgeschnittene Wand 40 ist
an jedem gegenüberliegenden
Ende jeder Buchse 18 so ausgebildet, daß sie etwas flexibel in Bezug
auf eine etwas steifere Seitenwand 42 der Verbindungseinrichtung
ist. Eine zusammenwirkende Verriegelung 44 mit einer einführenden abgeschrägten Oberfläche 46 ragt
aus jeder flexiblen Wand 40 nach außen. Wie man hierin nachstehend sehen
wird, sind Verriegelungen für
ein Zusammenwirken mit Verriegelungen auf primären Verriegelungsarmen von
Verbindern 12 und Betätigungspfosten 36 für eine Aktivierung
der CPA-Einrichtung 16 in der
Weise vorgesehen, daß sich
die CPA-Einrichtung in
ihre Blockierungsposition bewegen kann.
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Gemäß 5 in Verbindung mit 1 enthält der Verbinder 12 ein
Gehäuse 48 aus
dielektrischem Material zum Befestigen einer Vielzahl von (nicht
dargestellten) Anschlüssen
in entsprechenden Anschlüsse
aufnehmenden Hohlräumen
oder Durchtritten 50. Das Gehäuse kann aus Kunststoffmaterial oder
dergleichen geformt sein. Das Gehäuse besitzt eine durch ein
Paar seitlich beabstandeter Führungsschienen 52 definierte
Führung,
und eine durch ein Paar seitlich beabstandeter Führungsschienenflansche 56 definierte Öffnung 54.
Ein primärer
flexibler Verriegelungsarm 58 ist schwenkbar an einem Hebeldrehpunkt 60 zwischen
oder innerhalb einem vorderen Verriegelungsende 62 des
Verriegelungsarms und einem hinteren Ende 64 des Verriegelungsarms befestigt.
Ein geschlossener Schlitz 66 erstreckt sich zwischen den
gegenüberliegenden
Enden des Verriegelungsarms, um eine vordere Verriegelungsschulter 68 und
eine hintere Positionierungsschulter 70 zu definieren.
Jede Führungsschiene 52 besitzt eine
eine Anschlagsfläche 74 definierende Öffnung 72.
In den 1, 4 und 5 ist die CPA- Einrichtung 16 aus dem Verbinder 12 entfernt
dargestellt, wobei aber die CPA-Einrichtung auf ihrem entsprechenden Ende
des Verbindergehäuses 48 in
der Richtung von Pfeilen "A" montiert werden kann, bis die CPA-Einrichtung
sich in ihrer in den 6 und 7 dargestellten ersten oder
vorgeladenen Position befindet.
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Insbesondere wurde in der in den 6 und 7 dargestellten vorgeladenen Position
die CPA-Einrichtung 16 durch die Öffnung 54 hindurch
und gleitend zwischen den Führungsschienen 56 und
Führungsschienen 52 bewegt.
Die Außenseitenschenkel 20 (2 und 3) der CPA-Einrichtung definieren deren
flexiblen Anschlagsarme. Wenn die CPA-Einrichtung in die Öffnung 54 eingeführt ist,
greifen angeschrägte
Führungsflächen 26 von
Verriegelungshaken 24 in die Innenecken der Führungsschienenflansche 56 ein,
um die Anschlagsarme 20 nach innen zu biegen, bis die Verriegelungshaken
zu den Öffnungen 72 in
den Führungsschienen 58 ausgerichtet werden.
Die Anschlagsarme schnappen nach außen zurück, sobald die Verriegelungshaken 24 in
die Öffnungen 72 einschnappen.
Dieses definiert die Vorladeposition der CPA-Einrichtung 16.
In der Vorladeposition kann die CPA-Einrichtung nicht aus der Öffnung 24 aufgrund
des Eingriffes der Verriegelungshaken 24 mit den unteren
Enden 56a der Führungsschienenflansche 56 zurück, wie
es deutlich in 7 dargestellt
ist. Zusätzlich
greifen die steilen distalen Enden 27 (2 und 3)
der flexiblen Anschlagsarme 20 an Anschlagsflächen 74 an,
welche durch Öffnungen 72 definiert
sind. Dieses verhindert, daß die CPA-Einrichtung
nach innen über
ihre Vorladeposition hinaus bewegt wird. Mit anderen Worten, wenn die
Verriegelungshaken 24 in die Öffnungen 72 in den
Führungsschienen 52 einschnappen,
kann sich die CPA-Einrichtung weder in noch aus ihrer Vorladeposition
bewegen.
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In der Vorladeposition der CPA-Einrichtung, wie
sie am besten in 7 dargestellt
ist, ist das hintere Ende 64 des primären Verriegelungsarms 58 zwischen
dem Verriegelungshaken 28 und dem erhöhten Vorsprung 32 des
Mittenschenkels 22 der CPA-Einrichtung angeordnet. Dieses
ermöglicht
eine freie Schwenkbewegung des primären Verriegelungsarms 52 um
einen Hebeldrehpunkt 60. Mit anderen Worten, jedes gegenüberliegende
Ende 62 oder 69 des primären Verriegelungsarmes kann
um den Hebeldrehpunkt 60 "wippen", wenn die CPA-Einrichtung
sich in ihrer Vorladeposition befindet.
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8 stellt
den Verbinder 12 und die CPA-Einrichtung 16 weiter
in ihre entsprechende Buchse 18 (1) der verbindbaren Verbindungseinrichtung 14 in
der Richtung des Pfeils "B" eingeschoben dar. Wenn der Verbinder 12 in
seine entsprechende Buchse 18 in der verbindbaren Verbindungseinrichtung 14 eingeführt ist,
und sich die CPA-Einrichtung 16 in
ihrer Vorladeposition befindet, schnappt das vordere Verriegelungsende 82 des
primären
Verriegelungsarmes 52 in einen mechanisch verriegelten
Eingriff mit einer zusammenwirkenden Verriegelung 44 auf
der verbindbaren Verbindungseinrichtung ein. Sobald der Verbinder
in seine entsprechende Buchse eingeführt ist, kann man in 8 sehen, daß die Betätigungspfosten 36 die
angeschrägten
Oberflächen 26 der
Verriegelungshaken 24 erfassen, welche von den Anschlagsarmen 20 der CPA-Einrichtung
nach außen
stehen. Dieses bewirkt, daß die
Anschlagsarme nach innen in der Richtung der Pfeile "D" gedrückt werden.
Wenn die Verriegelungshaken nach innen vorgespannt werden, geben die
Verriegelungshaken die Öffnungen 72 (7) in den Führungsschienen 58 frei
und ermöglichen
der CPA-Einrichtung sich in der Richtung des Pfeils "E" (9) in eine zweite positionsblockierende
Bewegung des primären
Verriegelungsarmes 58 aus ihrer verriegelten Position zu bewegen.
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In der zweiten oder blockierenden
Position der CPA-Einrichtung 16 gemäß Darstellung in 9 schnappen die flexiblen
Anschlagsarme 20 nach außen in die Richtung der Pfeile
"F" zurück,
bis die Verriegelungshaken 24 verriegelnd hinter den Schultern 80 der
verbindbaren Verbindungseinrichtung 14 eingreifen. Der
Verriegelungshaken 28a des Mittenschenkels 22 der
CPA-Einrichtung ist ebenfalls auf der Innenseite eines hinteren
Endes 64 des primären Verriegelungsarmes
angeordnet. In dieser Blockierungsposition der CPA-Einrichtung bewegt
sich der erhöhte
Vorsprung 32 (2)
hinter das hintere Ende 64 des primären Verriegelungsarmes 58,
wodurch die Blockierungsoberfläche 25 unmittelbar
hinter dem hinteren Ende 64 positioniert wird, was wiederum
jede Schwenkbewegung des Verriegelungsarms um den Hebeldrehpunkt 60 verhindert.
Daher ist mit der CPA-Einrichtung
in der Position von 9 der
primäre
Verriegelungsarm festgelegt und vollständig gegenüber einer Entriegelungsbewegung weg
von der komplementären
Verriegelung 44 der verbindbaren Verbindungseinrichtung 14 blockiert. Der
Verbinder kann nur durch Aufbringen einer Kraft in einer Richtung
entgegengesetzt zu dem Pfeil "A" (5)
auf die CPA-Einrichtung bei dem Querabschnitt 23 zum Anheben
des erhöhten
Vorsprunges 32 hinter das hintere Ende 64 und
Bewegen der CPA-Einrichtung zurück
in ihre Vorladeposition gelöst werden.
In dieser Position kann das vordere Verriegelungsende 62 des
primären
Verriegelungsarms 52 aus der gegenseitigen Verriegelung
mit der Verriegelung 44 auf der verbindbaren Verbindungseinrichtung durch
Eindrücken
auf das hintere Ende 64 des Verriegelungsarms bewegt werden,
worauf der Verbinder aus seiner Buchse 18 in der verbindbaren
Verbindungseinrichtung gezogen werden kann.
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Es dürfte sich verstehen, daß die Erfindung in
weiteren spezifischen Formen ohne Abweichung von ihren Eigenschaften
ausgeführt
werden kann. Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind daher in
jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend zu
betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die hierin angegebenen
Details beschränkt.