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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder zum Verbinden mit einem Gegenstecker gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einführen eines Kontaktelementes in einen solchen Steckverbinder.
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STAND DER TECHNIK
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Steckverbinder werden unter anderem dazu verwendet, um beispielsweise in Kraftfahrzeugen elektrische Verbindungen zwischen Kabeln herzustellen. Hierbei kann ein Steckverbinder dazu vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von einzelnen Kabeln in diesen Steckverbinder münden und durch Ankoppeln des Steckverbinders an einen passenden Gegenstecker eine elektrische Verbindung zwischen jedem einzelnen der Vielzahl von Kabeln und entsprechenden Enden weiterführender Kabel hergestellt werden kann.
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Um in dem Steckverbinder aufgenommene Enden der Kabel bzw. daran angebrachte Kontaktelemente vor Schmutz und Feuchtigkeit schützen zu können, können in dem Steckverbinder geeignete Dichtelemente vorgesehen sein, die sich im zusammengebauten Zustand dichtend um die Kabel bzw. Kontaktelemente herum anlegen. Beispielsweise kann der Steckverbinder ein Gehäuse aufweisen, in dem mehrere sich in Längserstreckung erstreckende und an einer Oberseite des Gehäuses offene Kontaktaufnahmeräume vorgesehen sind. In diesen Kontaktaufnahmeräumen können einzelne Kontaktelemente, die wiederum mit einem Ende eines Kabels verbunden sind, aufgenommen werden. Angrenzend an die Oberseite des Gehäuses kann eine Dichtmatte angeordnet sein, die aus einem elastischen Material gebildet ist und die jeweils im Bereich der oberen Öffnungen der Kontaktaufnahmeräume ebenfalls entsprechende Öffnungen aufweist. Um die Dichtmatte an dem Gehäuse halten zu können, kann eine Druckplatte an einer der Oberseite des Gehäuses gegenüberliegenden Seite der Dichtmatte angeordnet sein. Die Druckplatte kann direkt durch das Gehäuse oder indirekt durch zwischengelagerte Mittel an dem Gehäuse gehalten sein. Die Druckplatte kann auch integral mit einem Teil des Gehäuses ausgebildet sein. Somit ist die Dichtmatte zwischen der Oberseite des Gehäuses und der Druckplatte gehalten.
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Beim Zusammenbau des Steckverbinders können einzelne bzw. eine Vielzahl von Kontaktelementen in zugehörigen Kontaktaufnahmeräumen des Gehäuses angeordnet werden. Hierzu können die Kontaktelemente einschließlich der daran angebrachten Kabelenden durch Öffnungen in der Druckplatte und in der Dichtmatte hindurch hin zu einem jeweiligen Kontaktaufnahmeraum eingeschoben werden. Damit der Steckverbinder im anschließenden Gebrauch zuverlässig dagegen geschützt ist, dass Schmutz oder Feuchtigkeit entlang der Kabel bzw. Kontaktelemente in das Innere des Steckverbinders gelangt, sind die Abmessungen sowie die Elastizität der Dichtmatte derart gewählt, dass sich die Dichtmatte nach dem Durchschieben der Kontaktelemente dichtend um die Kabelenden bzw. die Enden der Kontaktelemente herumlegt. Hierzu sollte ein Außenumfang der Öffnungen in der Dichtmatte kleiner sein als ein Außenumfang der Kontaktelemente bzw. Kabelenden.
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Es wurde beobachtet, dass Steckverbinder insbesondere im harten Einsatz in Kraftfahrzeugen nicht immer eine ausreichende Dichtigkeit aufweisen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es wird daher ein Steckverbinder sowie ein Verfahren zum Einführen eines Kontaktelementes in einen solchen Steckverbinder angestrebt, bei dem eine Dichtigkeit mit hoher Zuverlässigkeit erreicht werden kann.
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Dies kann durch den Steckverbinder gemäß dem Hauptanspruch bzw. durch das Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch erreicht werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Eine der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis liegt darin, dass bei herkömmlichen Steckverbindern Undichtigkeiten dadurch provoziert werden können, dass beim Einschieben der Kontaktelemente in die Kontaktaufnahmeräume des Gehäuses Beschädigungen an der Dichtmatte auftreten können. Bei einem solchen Einschieben muss ein Kontaktelement durch eine umfangskleinere Öffnung in der Dichtmatte hindurchgeschoben werden. Insbesondere dann, wenn die Kontaktelemente keine glatte Seitenoberfläche aufweisen, kann es dabei zu Beschädigungen der Dichtmatte und damit später zu Undichtigkeiten kommen. Aus diesem Grund wurden bei herkömmlichen Steckverbindern meist Kontaktelemente mit glatten Seitenoberflächen, auch als Clean-Body-Kontakte bezeichnet, verwendet, wobei solche Kontaktelemente häufig nur mit geringen Zugkräften beaufschlagt werden dürfen, bevor sie aus dem Steckverbindergehäuse ausreißen. Es kann bevorzugt sein, statt solcher seitlich glatter Kontaktelemente andere Kontaktelemente zu verwenden, die einen quer zu ihrer Längsrichtung abragenden Vorsprung, ähnlich einem Widerhaken, aufweisen. Solche Kontaktelemente werden teilweise auch als Lanzenkontakte bezeichnet.
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Um auch solche Kontaktelemente risikoarm in das Steckverbindergehäuse einführen zu können, wird vorgeschlagen, an der Druckplatte des Steckverbinders geeignete Einführhilfen auszubilden, die entlang der Längsrichtung des Steckverbinders in die Öffnungen der Dichtmatte hinein verlagert werden können, um während eines Einführens eines Kontaktelementes in einen Kontaktaufnahmeraum die Dichtmatte vor Beschädigung schützen zu können.
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Die Einführhilfen können hierbei starr an der Druckplatte befestigt sein und die Druckplatte kann relativ zu dem Gehäuse verlagerbar ausgestaltet sein. Beispielsweise können die Einführhilfen einstückig mit der Druckplatte ausgebildet sein, wobei die Druckplatte beispielsweise im Spritzgussverfahren zusammen mit den daran angefügten Einführhilfen hergestellt werden kann. Alternativ können die Einführhilfen auch als separate Bauelemente vorgesehen sein, die starr und vorzugsweise unlösbar an der Druckplatte befestigt sein können. Die gesamte Einheit aus Druckplatte und Einführhilfen kann dann relativ zu dem Gehäuse verlagert werden, so dass die von der Druckplatte hin zu der Dichtmatte abragenden Einführhilfen sich in einer ersten Position der Druckplatte außerhalb der Öffnungen der Dichtmatte befinden und dann beim Verlagern der Druckplatte in eine zweite Position in die Öffnungen der Dichtmatte hineingeschoben werden.
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Alternativ zu einer starren Verbindung der Einführhilfen mit der Druckplatte und einer Verlagerbarkeit der gesamten Druckplatte können auch einzelne Einführhilfen bzw. eine Gesamtheit von Einführhilfen relativ zu der Druckplatte verlagerbar ausgebildet sein. In einer solchen Ausgestaltung braucht die Druckplatte selbst nicht notwendigerweise in Längsrichtung verlagerbar sein. Stattdessen kann die Druckplatte fest an dem Gehäuse gehalten sein und lediglich die Einführhilfen sind relativ zu der Druckplatte und somit auch relativ zu dem Gehäuse verlagerbar ausgeführt.
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Während eine starre Verbindung zwischen Einführhilfen und Druckplatte beispielsweise ein Verlagern der Einführhilfen mitsamt der Druckplatte erleichtern kann, kann eine separate Verlagerbarkeit der Einführhilfen unabhängig von einer Verlagerung der Druckplatte beispielsweise zu einem sichereren Beklemmen der Dichtmatte zwischen dem Gehäuse und der Druckplatte beitragen.
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Die Einführhilfen können eine einen Einführkanal umgebende Umrandung aufweisen. Diese Umrandung kann beispielsweise eine glatte Außenoberfläche und Verrundungen an ihrem distalen Ende aufweisen, um ein Beschädigen der Dichtmatte beim Einschieben der Einführhilfen in deren Öffnungen zu vermeiden. Außerdem kann eine Abmessung der Umrandung in Längsrichtung größer sein als eine Dicke der Dichtmatte, so dass die in die Öffnungen der Dichtmatte eingeschobenen Einführhilfen die seitlichen Ränder der Öffnungen der Dichtmatte vollständig und zuverlässig vor einem mechanischen Kontakt mit einzuschiebenden Kontaktelementen schützen kann. Außerdem kann die Umrandung der Einführhilfen aus einem stabilen Material gebildet sein, um einerseits ein Einschieben dieser Umrandung in die Öffnungen der Dichtmatte zu erlauben und andererseits die Dichtmatte vor mechanischer Beschädigung durch durch den Einführkanal zu führende Kontaktelemente zu schützen.
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Eine Innenkontur der Umrandung kann dabei einer Außenkontur eines einzuführenden Kontaktelementes entsprechend ausgebildet sein. Die Innenkontur und die Außenkontur können dabei komplementär ausgebildet sein. Sollen beispielsweise im Querschnitt runde Kontaktelemente in dem Gehäuse des Steckverbinders angeordnet werden, kann die Umrandung der Einführhilfen zylindrisch sein. Sollen alternativ rechteckige Kontaktelemente eingeschoben werden, kann auch die Umrandung der Einführhilfen rechteckig ausgebildet sein. Durch ein solches Anpassen der Geometrie der Umrandung der Einführhilfen an die Geometrie der einzuführenden Kontaktelemente können die Abmessungen der Einführhilfen minimiert werden, wodurch die Einführhilfen einfacher in die Öffnungen der Dichtmatte eingeschoben werden können und ein Beschädigungsrisiko dabei minimiert werden kann.
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Ein Außenumfang der Einführhilfe bzw. ein Außenumfang der Umrandung der Einführhilfe sollte größer sein als ein Innenumfang einer zugehörigen Öffnung in der Dichtmatte vor dem Einführen der Einführhilfe in die Öffnung. Hierdurch kann einerseits erreicht werden, dass beim Einschieben der Einführhilfe in die Öffnungen der Dichtmatte diese Öffnungen aufgrund der Flexibilität des Dichtmattenmaterials aufgeweitet werden. Andererseits ist eine solche Aufweitung aufgrund der Elastizität des Dichtmattenmaterials reversibel, so dass sich die Dichtmatte nach einem anschließenden Herausziehen der Einführhilfe aus deren Öffnungen eng dichtend um die Kontaktelemente bzw. die daran angebrachten Kabelenden anschmiegen kann.
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Im zusammengebauten, das heißt bestückten, Zustand weist der Steckverbinder vorzugsweise ein oder mehrere in entsprechende Kontaktaufnahmeräume aufgenommene längliche Kontaktelemente auf. Da die Dichtmatte des Steckverbinders durch die Einführhilfen während des Einschiebens der Kontaktelemente in jeweilige Kontaktaufnahmeräume geschützt ist, können die Kontaktelemente quer zu ihrer Längsrichtung abragende Vorsprünge aufweisen. Mit anderen Worten können die Kontaktelemente beispielsweise als Lanzenkontakte ausgebildet sein, bei denen laterale Widerhaken abragen und für eine sichere Befestigung des Kontaktelementes innerhalb des Kontaktaufnahmeraumes des Steckverbinders sorgen können.
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Um beim Zusammenbau eines oben beschriebenen Steckverbinders ein Kontaktelement in das Gehäuse des Steckverbinders einführen zu können, wird zunächst eine zugehörige Einführhilfe in eine entsprechende Öffnung der Dichtmatte hinein verlagert. Nachdem hierdurch die Dichtmatte aufgrund der eingeführten Einführhilfe gegen mechanische Beschädigungen geschützt ist, kann ein Kontaktelement durch die Dichtmatte hindurch in einen entsprechenden Kontaktaufnahmeraum des Steckverbindergehäuses eingeführt werden. Anschließend kann die Einführhilfe aus der Öffnung der Dichtmatte heraus verlagert werden, so dass sich die Ränder der Öffnungen der Dichtmatte aufgrund der Elastizität des Dichtmattenmaterials dichtend um das eingeführte Kontaktelement bzw. dessen Kabelende herum legen können. Vorteilhafterweise kann eine Vielzahl von Einführhilfen an der Druckplatte des Steckverbinders vorgesehen sein und mit dieser Druckplatte fest verbunden sein, so dass zum Verlagern der Vielzahl von Einführhilfen die Druckplatte einschließlich der daran fest angebrachten Einführhilfen verlagert werden kann. Hierdurch kann beispielsweise mit einem einzigen Handgriff die Druckplatte relativ zu dem Steckverbindergehäuse verlagert werden, um dadurch Einführhilfen in mehrere oder alle der Öffnungen in der Dichtmatte einzuschieben und anschließend Kontaktelemente in das Steckverbindergehäuse einbringen zu können. Nachdem alle Kontaktelemente korrekt eingebracht wurden, kann die Druckplatte wieder zurückverlagert werden und somit die Einführhilfen aus der Dichtmatte herausgenommen werden, so dass die Dichtmatte ihrem Dichtzweck nachkommen kann.
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Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise in Bezug auf den Steckverbinder und teilweise in Bezug auf das Verfahren zum Einführen von Kontaktelementen in den Steckverbinder beschrieben sind. Ein Fachmann wird hierbei jedoch erkennen, dass die beschriebenen Merkmale des Steckverbinders bzw. des Einführverfahrens in geeigneter Weise kombiniert werden können, um weitere Ausgestaltungen des Steckverbinders bzw. des Einführverfahrens zu beschreiben, und dass außerdem Merkmale des Steckverbinders gegebenenfalls analog auf das Einführverfahren und umgekehrt übertragen werden können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei diese Beschreibung nicht die Erfindung einschränkend ausgelegt werden soll.
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1 zeigt eine perspektivische, explosionsartige Übersichtsansicht eines Steckverbinders.
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2 zeigt ein Kontaktelement zur Aufnahme in einem Steckverbinder.
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3 zeigt eine Schnittansicht wesentlicher Komponenten eines Steckverbinders in einer Einführkonfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt eine Schnittansicht wesentlicher Komponenten eines Steckverbinders in einer Dichtkonfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche oder ähnliche Komponenten werden in den Figuren mit entsprechenden Bezugszeichen dargestellt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt Komponenten eines Steckverbinders 1 für eine elektrische Steckverbindung in einem elektronischen Steuergerät eines Kraftfahrzeugs in einer Explosionsdarstellung. Der Steckverbinder 1 weist ein oberes Gehäuseteil 3 und ein unteres Gehäuseteil 5 auf, die zusammen ein Gehäuse 7 bilden. Zwischen dem oberen Gehäuseteil 3 und dem unteren Gehäuseteil 5 ist eine Dichtmatte 9 angeordnet. Das untere Gehäuseteil 5 kann mit dem oberen Gehäuseteil 3 mit Hilfe von Rastarmen 11 verbunden werden, wobei die Dichtmatte 9 zwischen den beiden Gehäuseteilen 3, 5 eingeklemmt wird und die Rastarme 11 durch Schlitze 13 in der Dichtmatte 9 hindurch greifen. Sowohl in dem oberen Gehäuseteil 3 als auch in der Dichtmatte 9 sind Öffnungen 15, 17 vorgesehen, durch die hindurch jeweils ein Kontaktelement geschoben werden kann, um dann in einem Kontaktaufnahmeraum 19 in dem unteren Gehäuseteil 5 verrastend fixiert zu werden.
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2 zeigt ein Kontaktelement 21, wie es in dem Steckverbinder 1 aufgenommen werden kann. Das Kontaktelement 21 weist an seinem distalen Ende 23 einen sogenannten Kastenkontakt 25 auf. An diesem Kastenkontakt 25 ist an einem vorderen Ende eine schlitzförmige Öffnung 27 vorgesehen, in die entsprechend komplementär ausgebildete Kontaktelemente eines Gegensteckers eingreifen können. Seitlich an dem Kastenkontakt 25 ist ein quer zur Längsrichtung abragender Vorsprung 29 ausgebildet. Aufgrund dieses Widerhaken-artigen Vorsprungs 29 wird ein solches Kontaktelement 21 auch als Lanzenkontakt bezeichnet. An einem proximalen Ende 31 weist das Kontaktelement 21 zwei Crimpbereiche 33, 35 auf. Einzelne Laschen der Crimpbereiche 33, 35 können um ein Ende eines Kabels herumgecrimpt werden, so dass eine zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Kabel (in 2 nicht gezeigt) und dem Kontaktelement 21 hergestellt werden kann.
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In den 3 und 4 sind wesentliche Komponenten eines erfindungsgemäßen Steckverbinders in zwei verschiedenen Konfigurationen dargestellt.
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In 3 sind die Komponenten des Steckverbinders in einer Einführkonfiguration angeordnet. Eine Dichtmatte 9 ist hierbei zwischen einem unteren Teil 5 des Gehäuses 7 und einer Druckplatte 37 angeordnet. Die Druckplatte 37 kann hierbei als separate Komponente ausgebildet sein. Alternativ kann die Druckplatte 37 auch beispielsweise Teil des in 1 dargestellten oberen Gehäuseteils 3 sein. Während die Teile des Gehäuses 7 aus einem starren Material, wie zum Beispiel Kunststoff, insbesondere Thermoplast wie z. B. Polyamid 66 (DIN-Kurzzeichen: PA 66 GF30) oder Polybutylenterephthalat (PBT) bestehen kann, ist die Dichtmatte 9 aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel Silikone, Flüssigsilikone bzw. Naturkautschuk z. B. Flüssigsilikonkautschuk (z. B. LSR 3003) oder Nitrilkautschuk (z. B. NBR – Nitrile Butadiene Rubber), gebildet. Zur weiteren Verbesserung der Elastizität und somit letztendlich der Abdichtwirkung der Dichtmatte 9 sind am Innenumfang der Öffnung 17 durch Rillen gebildeten Lamellenstrukturen 39 vorgesehen.
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An der Druckplatte 37 ist eine Einführhilfe 41 angeformt. Diese Einführhilfe 41 ist im dargestellten Beispiel einstückig mit der Druckplatte 37 ausgebildet und ragt von dieser nach unten hin zu der Dichtmatte 9 ab. Die Einführhilfe 41 hat im dargestellten Beispiel eine zylindrischen Umrandung 43, deren Innenkontur an eine Außenkontur eines einzubringenden, im Querschnitt runden Kontaktelementes 21 angepasst ist.
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Bei der in 3 dargestellten Konfiguration ist die Einführhilfe 41 durch Druck auf die Druckplatte 37 in die Öffnung 17 in der Dichtmatte 9 eingeschoben. Die Umrandung 43 spreizt dabei mit ihrer glatten Außenoberfläche die Ränder der Öffnung 17 der Dichtmatte 9 auseinander und bildet auf diese Weise einen Einführkanal 45, durch den hindurch das Kontaktelement 21 durch die Dichtmatte 9 und letztendlich in den Kontaktaufnahmeraum 19 in dem unteren Gehäuseteil 5 eingeschoben werden kann. Die Umrandung 43 schützt dabei die seitlichen Ränder der Dichtmatte 9 und insbesondere die durch die Rillen gebildeten empfindlichen Lamellen 39 vor Beschädigungen durch das Kontaktelement 21.
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Nachdem das Kontaktelement 21 in dem Kontaktaufnahmeraum 19 mit Hilfe seines Widerhaken-artigen Vorsprungs 29 verankert ist, kann die Druckplatte, wie in 4 gezeigt, nach oben zurückgezogen werden. Dadurch wird die Umrandung 43 der Einführhilfe 41 aus der Dichtmatte 9 herausgezogen. Die Dichtmatte 9 kann sich dann eng um ein an das Kontaktelement 21 angecrimptes Ende eines Kabels 47 anlegen und auf diese Weise den Steckverbinder gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit abdichten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006017448 A1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN-Kurzzeichen: PA 66 GF30 [0029]
