Elektrische Steckverbindung, insbesondere für ein Fahrzeug mit einer
Schiebetür
Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, insbesondere zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Schiebetür und einem Türrahmen eines Fahrzeuges.
Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Schiebetür und einem Türrahmen eines Fahrzeuges werden vielfach Kontaktstifte verwendet, die beim Schließen der Schiebetür stumpf gegen im wesentlichen eben ausgebildete Kontaktflächen zugeordneter Kontaktelemente stoßen. Eine solche elektrische Verbindung ist beispielsweise in der US 5,248,259 beschrieben. Die Kontaktstifte sind dort axial beweglich und jeweils entgegen der Verbindungsrichtung durch eine Feder elastisch vorbelastet. In der Praxis hat sich allerdings gezeigt, daß derartige Anschlüsse nicht immer eine zuverlässige elektrische Verbindung sicherstellen, da die Kontaktstifte bzw. die ihnen zugeordneten Kontaktflächen mitunter verschmutzen.
In der DE 43 31 280 C1 ist demgegenüber ein bereits verbesserter elektrischer Anschluß für ein Fahrzeug mit einer Schiebetür beschrieben, der zwei wechselweise in Eingriff bringbare Verbindungsteile aufweist. Das erste Verbindungsteil ist dabei als Stecker mit einem abgerundeten Steckkopf ausgebildet, der im wesentlichen die Form eines Pyramidenstumpfes aufweist und an dem an die Kontur des Steckkopfes angepaßte Federkontaktstreifen vorgesehen sind. Das zweite Verbindungsteil ist als Buchse ausgeführt und weist eine den Steckkopf des ersten Verbindungsteils im wesentlichen formschlüssig aufnehmende Ausnehmung auf. Die Innenwände der Ausnehmung verlaufen somit trichterförmig in einem dem Neigungswinkel der Seitenflächen des pyramidenstumpfförmigen Steckkopfes entsprechenden Neigungswinkel schräg nach unten. Jede der Innenflächen der Ausnehmung weist dabei eine vertikal verlaufende, spaltförmige Vertiefung auf, in welcher ein etwa J-förmig gebogener Federkontaktstreifen angeordnet ist. Bei in Eingriff befindlichen Verbindungsteilen liegen die Federkontaktstreifen des Steckkopfes an den Federkontaktstreifen der Ausnehmung an, wobei der J-förmig gebogene Schenkel der Federkontaktstreifen der Ausnehmung durch den Steckkopf und dessen Federkontaktstreifen federn beaufschlagt ist. Beim Einführen des Steckkopfes in die Ausnehmung der Buchse ergibt sich somit eine Schleifbewegung zwischen den einander zugeordneten Federkontaktstreifen. Da allerdings die Federkontaktstreifen des Steckers
an der Außenfläche des Steckkopfes ungeschützt anliegen, besteht bei diesem bekannten elektrischen Anschluß die Gefahr eines Umbiegens oder Abknickens von Federkontaktstreifen des Steckkopfes, wenn relativ große Lagetoleranzen beim Schließen der Schiebetür zwischen dem Stecker und der Buchse ausgeglichen werden müssen und dabei die freien Enden der Federkontaktstreifen des Steckers an Vorsprüngen der Buchse anstoßen.
DE 199 23 705 A1 betrifft eine elektrische Steckverbindung, insbesondere zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Schiebetür und einem Türrahmen eines Fahrzeuges, mit zwei bei geschlossener Schiebetür in Eingriff stehenden Verbindungsteilen, von denen das eine Verbindungsteil als Stecker und das andere Verbindungsteil als Buchse ausgebildet ist, wobei der Stecker und die Buchse einander zugeordnete elektrisch leitende Kontaktelemente aufweisen, und wobei beim Ineingriffbringen von Stecker und Buchse die Kontaktelemente des Steckers an den ihnen zugeordneten Kontaktelementen der Buchse schleifen. Damit beim Schließen der Schiebetür eventuelle Lagetoleranzen ausgeglichen werden und zugleich eine hohe Kontaktsicherheit erreicht wird, ist der Stecker mit mindestens einem gegenüber seinen Kontaktelementen vorstehenden Zentrierdorn und die Buchse mit einer mit dem Zentrierdorn zusammenwirkenden Zentrierausnehmung versehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckverbindung, die insbesondere als elektrische Verbindung zwischen einer Schiebetür und einem Türrahmen eines Fahrzeuges geeignet ist, so auszuführen, daß bei geschlossener Schiebetür eventuelle auftretende Schwingungen ausgeglichen werden und zugleich eine hohe Kontaktsicherheit erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung, insbesondere zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Schiebetür und einem Türrahmen eines Fahrzeuges, mit zwei in Eingriff stehenden Verbindungsteilen, von denen ein Verbindungsteils einen Stecker und ein erstes Gehäuse und ein anderes Verbindungsteil eine Buchse und ein zweites Gehäuse aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß der Stecker und/oder die Buchse gegenüber dem jeweiligen Gehäuse verschiebbar gelagert sind.
Dies hat den Vorteil, da daß Gehäuse mit der Tür in Verbindung steht, die Kontakte von den Bewegungen der Schiebetür entkoppelt sind und ein Toleranzausgleich bei statischer und dynamischer Belastung erreicht wird.
Vorzugsweise ist der Stecker und/oder die Buchse gegenüber dem jeweiligen Gehäuse zweidimensional oder dreidimensional gelagert, damit man so variabel auf die Schwingungen reagieren kann. In Kombination spricht man auch von einer schwimmenden Lagerung. Der Toleranzausgleich wird dadurch noch verbessert.
Ferner erfolgt die schwimmende Lagerung von Stecker und/oder Buchse durch Federelemente, die in einer Federhalterung befestigt sind und über Federführungen gelenkt werden, so daß die Relativbewegungen zwischen den Kontaktelementen von Stecker und Buchse reduziert werden und somit der Verschleiß der Kontaktelemente verringert und deren Lebensdauer erhöht wird.
Des weiteren sind die Federführungen als Töpfe und/oder als Kegel ausgeführt, so daß eine gezielte Führung der Federelemente erreicht wird.
Vorzugsweise ist die Abstützfläche, gegen welche die Federelemente drücken, unter einem Winkel von 10° bis 80° angeschrägt, um so eine bessere Zentrierung des Steckerkopfes im Steckergehäuse zu gewährleisten. Bei einem Winkel von 45° wurden die besten Ergebnisse erzielt.
Außerdem sind Stecker und/oder Buchse als eigenständige, einförmige Einheiten aufgebaut, damit wird die Montage und der Austausch vereinfacht.
Ferner wird mittels einer Dichtung verhindert, daß Feuchtigkeit in den Fahrzeuginnenraum gelangt.
Des weiteren sind die Gehäuse von Stecker und/oder Buchse derart ausgeführt, dass keine Feuchtigkeit in den Gehäuseinnenraum eindringen kann. Die Ausführung ist derart gestaltet, daß das Gehäuse verklebt und/oder verschweißt ist, so daß keine Feuchtigkeit oder Wasser in den Innenraum eindringen kann.
Vorteilhafterweise sind auf den Kontaktelementen von Stecker und/oder Buchse Koppelelemente aufgebracht, um eine Veränderung des Übergangswiderstandes infolge
aufeinander reibender Kontaktelemente gleichen Materials entgegenzuwirken und somit geringe Steuerströme im Milliamperebereich übertragen zu können.
Ferner bestehen die Koppelelemente, insbesondere aus einer Silberlegierung, da diese zur Schmierung der Kontaktpaarung führt. Dadurch ist es möglich mehr als 150000 Kontaktschließungen zu tätigen ohne die Kontaktelemente zu verschleißen.
Des weiteren können über eine Bohrung in den Kontaktelementen von Stecker und/oder Buchse Kontaktstifte eingesetzt werden, welche federnd gelagert sind. Diese Kontaktstifte können nach vollständiger Abnutzung ausgetauscht werden.
Vorteilhafterweise bestehen die Kontaktstifte aus einer Kupferlegierung, welche mit einer Silberlegierung beschichtet wird oder die Kontaktstifte werden vollständig aus einer Silberlegierung gefertigt, da diese zur Schmierung der Kontaktpaarung dient.
Außerdem kann bei dieser Ausführungsführungsform der Kontaktpaarung das Federkontaktelement aus Kunststoff gefertigt werden, was zu einer Verringerung der Materialkosten führt beziehungsweise fertigungstechnisch Vorteile bringt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1-4: perspektivische Darstellungen eines Steckers einer erfindungsgemäßen
Steckverbindung von unterschiedlichen Ansichten,
Fig. 5: Darstellung einer Buchse passend zu dem Stecker der Fig. 1-3, und
Fig. 6: Darstellung der Federkontaktelemente der Buchse.
Fig. 7: Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Federkontaktelemente der
Buchse
Die in den Fig. 1-5 dargestellte elektrische Steckverbindung besteht aus zwei Verbindungsteilen 1 , 20, wobei das erste Verbindungsteil 1 als Stecker 2 ausgeführt ist und das zweite Verbindungsteil 20 als Buchse 21.
Fig. 1-4 zeigen das Verbindungsteil 1 aus unterschiedlichen Ansichten. Gleiche Bezeichnungen weisen auf gleiche Funktion hin.
Das Verbindungsteil 1 weist einen Stecker 2 auf, der als eine Einheit aufgebaut ist und aus einem Steckerkopf 3, einer Steckerführung 4 und einem Kontaktanschluß 5 besteht.
Der Steckerkopf 3 weist zwei gleich weit vorstehende Zentrierdorne 7 auf, zwischen denen sechs Kontaktelemente 6 angebracht sind. Die Kontaktelemente 6 sind im wesentlichen J-förmig ausgebildet. Die Zentrierdorne 7 stehen gegenüber den Kontaktelementen 6 in Einsteckrichtung vor, so daß die Kontaktelemente 6 erst dann in die Buchse 21 gelangen können, wenn die Zentrierdorne 7 bereits in dafür vorgesehene Zentrierausnehmungen 27 der Buchse 21 eingeführt sind (vgl. Fig. 5). Es wird somit zunächst an der Buchse 21 die Führung des Steckers 2 sichergestellt, bevor dessen Kontaktelemente 6 mit den Koppelelementen 29 der Buchse 21 in Berührung kommen.
Die Kontaktelemente 6 sind jeweils mit einem Abschnitt in einer gegenüber den Zentrierdornen 7 verbreiterten Abstützfläche 10 des Steckers 2 eingebettet und ragen aus der Rückseite der Abstützfläche 10 heraus, um Steckkontakte zu bilden, die bis in den Kontaktanschluß 5 verlaufen. In die Abstützfläche 10 sind Justierelemente 8, beispielsweise Schrauben, integriert. Zur Montage der elektrischen Steckverbindung (vgl. Fig. 5) wird das Verbindungsteil 20 über die Montagebohrungen 34 mittels Schrauben (nicht dargestellt) mit dem Türrahmen (nicht dargestellt) verbunden. Die Schiebetür (nicht dargestellt) mit dem Verbindungsteil 1 wird geschlossen, so daß der Stecker 2 in die Buchse 21 eingefahren wird. Anschließend wird das Verbindungsteil 1 über die Montagebohrungen 9 mittels Schrauben (nicht dargestellt) mit der Schiebetür (nicht dargestellt) fest verbunden und die Justierelemente 8 werden entfernt.
Des weiteren sind an der Unterseite der Abstützfläche 10 kegelförmige Federführungen 16 angebracht, die zur Führung der Federelemente 15 dienen. Ferner liegen die Federelemente 15 mit ihrem anderen Ende an der Federhalterung 17 an, die topfförmig ausgebildet ist.
Ferner besitzt das Verbindungsteil 1 ein Gehäuse 11 , bestehend aus einer oberen Gehäuseplatte 12, einem Gehäusekörper 13 und einer unteren Gehäuseplatte 14. In der oberen Gehäuseplatte 12 befinden sich dreieckförmige Ausnehmungen 39 (vgl. Fig. 4). Über die Ausnehmungen 39 kann in das Gehäuse eingedrungene Feuchtigkeit/Wasser wieder abfließen. Der Stecker 2 kann über die Federelemente 15 relativ zum Gehäuse H bewegt werden. Der Gehäusekörper 13 ist zwischen oberer Gehäuseplatte 12 und unterer Gehäuseplatte 14 angeordnet. In der oberen
Gehäuseplatte 12 befinden sich Montagebohrungen 9, die zur Aufnahme von Schrauben oder dergleichen dienen. Vorzugsweise könnten die Montagebohrungen 9 auch oval in Längs- und/oder Querrichtung ausgerichtet sein, um so noch Montagefreiheitsgrade zu schaffen. Über die Befestigungselemente 18 wird die Verbindung zwischen dem Gehäusekörper 13 und der unteren Gehäuseplatte 14 hergestellt. Zwischen der unteren Gehäuseplatte 14 und dem Kontaktanschluß 5 befindet sich eine Dichtung 19.
Fig. 5 zeigt ein zu dem Verbindungsteil 1 der Fig. 1-4 passendes Verbindungsteil 20, dass als Buchse 21 ausgeführt ist. Die Buchse 21 weist zwei mit den beiden Zentrierdornen 7 des Steckers 2 zusammenwirkende Zentrierausnehmungen 27 auf, die durch einen Längsschlitz 26 zur Aufnahme des Steckerkopfes 3 miteinander verbunden sind.
Weiterhin besitzt das Verbindungsteil 20 ein Gehäuse 22, bestehend aus einer oberen Gehäuseplatte 23, einem Gehäusekörper 24 und einem Kontaktanschluß 25. Der Gehäusekörper 24 ist zwischen oberer Gehäuseplatte 23 und dem Kontaktanschluß 25 angeordnet. In der oberen Gehäuseplatte 23 befinden sich Montagebohrungen 34, die zur Aufnahme von Schrauben oder dergleichen dienen. Vorzugsweise könnten die Montagebohrungen 34 auch oval in Längs- und/oder Querrichtung ausgerichtet sein, um so noch Montagefreiheitsgrade zu schaffen.
Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, sind in der Buchse 21 Federkontaktstreifen 28 angeordnet, wobei die Federkontaktstreifen 28 mit den zugeordneten Kontaktelementen 6 des Steckers 2 zusammenwirken. Die Federkontaktstreifen 28 sind jeweils in einem Endabschnitt 30 in die Buchse 2 eingebettet und bilden Steckkontakte 32, die in eine Halterung 35 der Buchse 21 eingeführt werden, während der abgewinkelte, andere Endabschnitt 31 mit Spiel in eine Ausnehmung (nicht dargestellt) der Buchse 21 ragt. Die Federkontaktstreifen 28 weisen Koppelelemente 29, vorzugsweise aus einer Silberlegierung auf. Die Federkontaktstreifen 28 werden mittels Federelemente 33 elastisch vorgespannt.
Wird nun zur Herstellung einer elektrischen Verbindung der Stecker 2 in die Buchse 21 gesteckt, so gelangen wie bereits erwähnt, zuerst die Zentrierdorne 7 in die damit zusammenwirkende Zentrierausnehmungen 27 der Buchse 21. Wenn die Zentrierdorne 7 mit einer bestimmten Länge in die Zentrierausnehmungen 27 der Buchse 21 eingeführt sind, berühren die Kontaktelemente 6 des Steckers 2 die beiden gegenüberliegenden Gruppen der Federkontaktstreifen 28. Mit weiterem Eindringen des
Steckers 2 in die Buchse 21 werden die einander gegenüberliegenden Federkontaktstreifen 28 mit den Koppelelementen 29 in Schleifkontakt mit den ihnen zugeordneten Kontaktelementen 6 des Steckers 2 elastisch auseinander gedrückt, wobei sich die abgewinkelten Endabschnitte 31 in der Buchse 21 nach außen bewegen. Gleichzeitig werden auch die Federelemente 33 nach außen gedrückt.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Federkontaktelementes 28. Der Kontaktstift 36 übernimmt die Funktion des Koppelelementes 29 (vgl. Fig. 5-6). Der Kontaktstift 36 wird über eine Bohrung 38 in das Federkontaktelement 28 eingesetzt und ist über ein Federelement 33 verschiebbar gelagert. Die elektrische Kontaktierung erfolgt über die elektrische Verbindung 37, die bis in den Kontaktanschluß 25 verläuft.
B EZ U G SZE IC H E N LI STE
Verbindungsteil 1 22 Gehäuse
Stecker 23 obere Gehäuseplatte
Steckerkopf 24 Gehäusekörper
Steckerführung 25 Kontaktanschluß
Kontaktanschluß 26 Längsschlitz
Kontaktelement 27 Zentrierausnehmung
Zentrierdorn 28 Federkontaktstreifen
Justierelement 29 Koppelelement
Montagebohrung 30 Endabschnitt
Abstützfläche (Federkontaktstreifen)
Gehäuse 31 abgewinkelte Endabschnitt obere Gehäuseplatte (Federkontaktstreifen)
Gehäusekörper 32 Steckkontakt untere Gehäuseplatte 33 Federelement
Federelement 34 Monatagebohrung
Federführung 35 Halterung
Federhalterung 36 Kontaktstift
Befestigungselement 37 elektrische Verbindung
Dichtung 38 Bohrung
Verbindungsteil 2 39 Ausnehmung
Buchse