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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Stecker zum Ausbilden von elektrischen Verbindungen mit einem mit dem Stecker zusammenwirkenden Steckmodul sowie ein Stecksystem unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Steckers.
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Beispielsweise bei Kraftfahrzeuganwendungen werden Steuergeräte elektrisch mit einem Kabelbaum des Kraftfahrzeugs kontaktiert. Ein derartiger Kabelbaum weist einen Stecker auf, der mechanisch und elektrisch mit dem Steuergerät im Bereich eines Steckeranschlusskörpers des Steuergeräts verbindbar ist. Ein solcher Stecker ist beispielhaft in der
DE 10 2013 212 834 A1 der Anmelderin offenbart und weist zur mechanischen Verriegelung mit dem Steuergerät darüber hinaus einen Steuerhebel auf, der schwenkbar an dem Stecker angeordnet ist. Der Stecker dient zum Ausbilden der elektrischen Verbindungen mit einem mit dem Stecker zusammenwirkenden Steckmodul, wobei das Steckmodul bei dem angesprochenen Anwendungsfall durch das Steuergerät bzw. den Steckeranschlusskörper unter den Kontaktelementen in Form einer sogenannten Messerleiste gebildet ist. Die elektrischen Verbindungen sind Bestandteil von elektrischen Leitungen und werden beispielsweise steuergeräteseitig durch Stanzgitterabschnitte im Bereich des Steckeranschlusskörpers gebildet, die mit einem Schaltungsträger bzw. einer elektronischen Schaltung in dem Steuergerät verbunden sind. Die Stanzgitterabschnitte werden durch buchsenartige Kontaktelemente im Stecker (des Kabelbaums) kontaktiert.
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Die einzelnen elektrischen Verbindungen sind typischerweise hinsichtlich ihrer Dimensionierung bzw. Abmessungen, auch bezüglich ihres gegenseitigen Abstands zueinander, standardisiert ausgebildet, sodass sowohl der Stecker als auch das Steckmodul eine bezüglich der geometrischen Dimensionen standardisierte Schnittstelle ausbilden.
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Aus der
WO 2008/025180 A2 ist darüber hinaus ein Stecker für den Einsatz bei Gehäuseverkabelungen bekannt, der ein Buchsengehäuse aufweist, in den ein Buchseneinsatz eingesetzt werden kann. Der Buchseneinsatz weist wiederum mehrere, beispielhaft in einer 2x2-Matrix angeordnete Buchsenaufnahmen auf, die dazu ausgebildet sind, jeweils wenigstens eine elektrische Leitung aufzunehmen. Aus der genannten Schrift ist es darüber hinaus bekannt, dass die elektrische Leitung unterschiedlich ausgebildet sein kann und beispielsweise als Bestandteil eines ISDN-Busses dienen kann.
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Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik an sich bekannt, zur Gewährleistung besonders hoher Übertragungsraten beispielsweise Ethernet-Leitungen zu verwenden. Sollen diese über einen Stecker kontaktiert werden, so ist es erforderlich, die Buchseneinsätze im Stecker speziell der Anordnung bzw. Ausbildung einer derartigen Leitung anzupassen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Stecker zum Ausbilden von elektrischen Leitungen mit einem mit dem Stecker zusammenwirkenden Steckmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass er in Art eines Baukastensystems bei standardisierten Schnittstellen die Ausbildung bzw. Anordnung von wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildeten Leitungen auf besonders einfache Art und Weise ermöglicht. Unter unterschiedlich ausgebildeten Leitungen im Sinne der Erfindung werden dabei Leitungen verstanden, die hinsichtlich ihrer geometrischen und/oder konstruktiven Ausgestaltung unterschiedlich ausgebildet sind, um beispielsweise unterschiedlich hohe Datenübertragungsraten zu ermöglichen.
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Dies wird erfindungsgemäß im Wesentlichen dadurch erreicht, dass der Stecker wenigstens zwei Buchseneinsätze aufweist, wobei wenigstens zwei Buchsenaufnahmen in einem Buchseneinsatz zur Aufnahme der unterschiedlichen elektrischen Leitungen ausgebildet sind. Es ist damit auf besonders einfache Art und Weise möglich, unter Beibehaltung der standardisierten Schnittstelle durch Verwendung unterschiedlich ausgebildeter Buchseneinsätze weiterhin ein und dasselbe Buchsengehäuse zu verwenden, in das unterschiedlich ausgebildete Buchseneinsätze angeordnet sind, wobei sich die unterschiedliche Ausbildung der Buchseneinsätze auf den Bereich der Buchsenaufnahmen bezieht, die der Aufnahme der elektrischen Leitungen dienen. Es ist somit lediglich erforderlich, die Buchseneinsätze entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall bezüglich der unterschiedlichen elektrischen Leitungen anzupassen bzw. zu modifizieren. Ein derartig ausgebildeter Stecker eignet sich daher besonders für Anwendungen, bei denen lediglich einige elektrische Leitungen in einem Buchseneinsatz unterschiedlich voneinander ausgebildet sind. Zur Ausbildung eines soweit beschriebenen Baukastensystems ist es somit lediglich erforderlich, mit Blick auf die unterschiedlichen Leitungen ausgebildete Buchseneinsätze zu verwenden, die aufgrund der standardisierten Größe der Buchseneinsätze wahlweise in das Buchsengehäuse einsetzbar sind und somit weiterhin die standardisierte Schnittstelle zum Steckmodul ausbilden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steckers sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Ein besonders bevorzugter Anwendungsfall des soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Steckers besteht in der Anwendung, bei der wenigstens eine elektrische Leitung als Ethernet-Leitung ausgebildet ist, wobei eine Übertragungsrate bei nicht geschirmten Leitungen bis etwa 100Mbit/s erzielbar ist.
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Zur Erzielung einer möglichst einfachen Montage der elektrischen Leitungen in den Buchsenaufnahmen ist es vorgesehen, dass die in den Buchsenaufnahmen angeordneten Teile der elektrischen Leitungen - wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt - mittels Rastverbindungen mit den Buchsenaufnahmen starr verbunden sind.
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Um den Montageprozess eines unterschiedliche erste und zweite elektrische Leitungen aufweisenden Buchseneinsatzes gegenüber Anwendungsfällen, bei denen in dem Buchseneinsatz ausschließlich gleiche elektrische Leitungen angeordnet sind nicht ändern zu müssen, ist es vorgesehen, dass zum Ausbilden der Rastverbindungen die ersten und zweiten elektrischen Leitungen in der gleichen Richtung in die Buchsenaufnahmen einführbar sind. Dadurch können insbesondere bei automatisierten Montageprozessen die erforderlichen Montagevorgänge besonders bzw. unter Verwendung bereits vorhandender Montageeinrichtungen mit lediglich geringen Anpassungen ausgeführt werden.
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Um die Einkopplung von ggf. die Übertragungsqualität beeinträchtigenden elektromagnetischen Wellen bei insbesondere nicht vollständig abgeschirmten Ethernet-Leitungen zu vermeiden, sieht es eine bevorzugte konstruktive Ausgestaltung bzw. Anordnung vor, dass beim Vorhandensein mehrerer Ethernet-Leitungen diese in unterschiedlichen Reihen der Buchsenaufnahmen und/oder durch andere Buchsenaufnahmen voneinander getrennt in dem Buchseneinsatz angeordnet sind.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Ethernet-Leitung als abgedichtete Leitung ausgebildet ist. Unter einer abgedichteten Leitung wird dabei eine Leitung verstanden, die gegenüber dem Eintritt von Medien, insbesondere von Feuchtigkeit, abgedichtet ist. In diesem Fall weist die Ethernet-Leitung üblicherweise einen zusätzlichen, den Querschnitt der Ethernet-Leitung vergrößerten Dichtabschnitt auf. Hierbei ist es vorgesehen, dass dieser Dichtabschnitt bzw. die entsprechende Ethernet-Leitung einen Bauraum bzw. Querschnitt einnimmt, der mehrere Buchsenaufnahmen in dem Buchseneinsatz überdeckt.
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Um die Buchseneinsätze innerhalb des Buchsengehäuses besonders einfach und positionsgenau montieren zu können, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn das Buchsengehäuse für jeden Buchseneinsatz eine separate Aufnahme aufweist, sodass die Buchseneinsätze im Buchsengehäuse voneinander beabstandet angeordnet und voneinander unabhängig montierbar sind.
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Weiterhin ist es zur Ausbildung einer mechanisch besonders zuverlässigen bzw. sicheren Verbindung von Vorteil, wenn das Buchsengehäuse mit einem schwenkbar angeordneten Steuerhebel versehen ist, mittels dem eine mechanische verriegelbare Verbindung mit dem Steckmodul (Steuergerät) hergestellt werden kann.
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Die Erfindung umfasst auch ein Stecksystem mit einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Stecker und einem Steckmodul zur Aufnahme des Steckers. Insbesondere ist das Stecksystem Bestandteil einer Verbindung eines Steuergeräts mit einem Kabelbaum in einem Kraftfahrzeug, wobei das Steckmodul Bestandteil einer Messerleiste bzw. eines Steuergeräts und der Stecker Bestandteil des Kabelbaums ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
- 1 in perspektivischer Darstellung die wesentlichen Bestandteile eines Steckers zum Ausbilden von elektrischen Leitungen gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine vereinfachte Darstellung einer nicht abgeschirmten 2-poligen Ethernet-Leitung,
- 3 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung des Montageprozesses bei einem erfindungsgemäßen Stecker,
- 4 eine perspektivische Darstellung eines Buchseneinsatzes, bei dem die Buchsenaufnahmen für Ethernet-Leitungen in einer Reihe nebeneinander und zueinander beabstandet angeordnet sind,
- 5 eine perspektivische Darstellung eines Steckers mit teilweise abgedichteten Leitungen und
- 6 eine Draufsicht auf den Bereich eines mit dem Stecker zusammenwirkenden Steckmoduls in Form eines Steckeranschlusskörpers eines Steuergeräts.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 sind die wesentlichen Bestandteile eines Steckers 10 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Der Stecker 10 weist ein Buchsengehäuse 12 auf, das insbesondere aus Kunststoff besteht und als Spritzgussteil ausgebildet ist. An der Außenseite des Buchsengehäuses 12 ist ein schwenkbar angeordneter Steckerhebel 14 vorgesehen, der der manuellen Befestigung bzw. Sicherung des Steckers 10 an einem lediglich in der 6 dargestellten Steckmodul 100 dient. Das Steckmodul 100 ist in Form eines Steuergeräts 101 ausgebildet und weist einen Steckeranschlusskörper 102 mit einem kragenförmig umlaufenden, senkrecht zur Zeichenebene der 6 angeordneten Kragen 105 auf, der mit dem Stecker 10 mechanisch und elektrisch kontaktierbar ist. Der Stecker 10 bildet zusammen mit dem Steckmodul 100 ein Stecksystem aus.
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Das Buchsengehäuse 12 weist beispielhaft zwei Aufnahmen 15, 16 auf, die durch eine Trennwand 17 voneinander getrennt sind. Die beiden Aufnahmen 15, 16 dienen der Aufnahme von zwei identisch ausgebildeten Buchseneinsätzen 20, die jeweils in die Aufnahmen 15, 16 einführbar und innerhalb der Aufnahmen 15, 16 im Buchsengehäuse 12 vorzugsweise durch nicht dargestellte Rastmittel verrastbar sind. Die beiden Buchseneinsätze 20 weisen jeweils eine Vielzahl von identisch ausgebildeten Buchsenaufnahmen 24 auf, die in der durch den Pfeil 28 bezeichneten Längsrichtung des Buchseneinsatzes 20 verlaufen. Beispielhaft weist jeder Buchseneinsatz 20 jeweils zwei Reihen 1 und 2 mit einer Vielzahl von nebeneinander und beabstandet zueinander angeordneten, identisch ausgebildeten Buchsenaufnahmen 24 auf.
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Die geometrische Anordnung der Buchsenaufnahmen 24 in dem Buchseneinsatz 20 ist standardisiert, d.h., dass beispielsweise zwischen zwei gleichartigen Buchsenaufnahmen 24 ein Abstand bzw. Rastermaß a von 1,8mm vorgesehen ist. Der Stecker 10 bildet somit im Zusammenhang mit den Buchsenaufnahmen 24 und dem Steckmodul 100 bzw. dem Kragen 105 eine standardisierte Schnittstelle 30 aus.
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Die Buchsenaufnahmen 24 dienen der Aufnahme bzw. Anordnung von Bauteilen einer ersten elektrischen Leitung 31, die entsprechend der Darstellung der 1 ein erstes Kontaktelement 41 aufweisen, das mit einer Leitung 42 verbunden ist. Die Leitungen 42 bzw. die ersten elektrischen Leitungen 31 und somit auch der Stecker 10 sind vorzugsweise Bestandteil eines Kabelbaums eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin weisen die ersten Kontaktelemente 41, die insbesondere als Blechbiegeteile ausgebildet sind, Rastelemente 43 auf, die zum Ausbilden einer Rastverbindung mit der Buchsenaufnahme 24 des Buchseneinsatzes 20 dienen, wenn die ersten Kontaktelemente 41 in Richtung der Einschubrichtung 44 in die entsprechenden Buchsenaufnahmen 24 eingeschoben werden, bis die Rastelemente 43 mit entsprechenden Gehäusevorsprüngen oder ähnlichem in der Buchsenaufnahme 24 in Wirkverbindung gelangen.
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In der 2 ist ein Schnitt und eine Vorderansicht einer zweiten elektrischen Leitung 32 in Form einer Ethernet-Leitung 35 stark vereinfacht dargestellt. Die Ethernet-Leitung 35 weist zwei Leitungsdrähte 36, 37 auf, deren Endbereiche in einer Anschlussbuchse 38 mit zwei buchsenartigen zweiten Kontaktelementen 39, 40 münden. Die Ethernet-Leitung 35 ist beispielhaft als nicht abgeschirmte Ethernet-Leitung 35 ausgebildet.
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In der 3 sind die Bestandteile eines erfindungsgemäßen Steckers 10a dargestellt, der anstelle zweier Buchseneinsätze 20 einen Buchseneinsatz 20 und einen Buchseneinsatz 22 aufweist, wobei die Außengeometrie des Buchseneinsatzes 22 identisch zum Buchseneinsatz 20 ausgebildet ist, sodass der Buchseneinsatz 22 anstelle des Buchseneinsatzes 20 in der Aufnahme 15, 16 des Buchsengehäuses 12 eingesetzt werden kann. Dabei ist erkennbar, dass der Buchseneinsatz 22 neben den Buchsenaufnahmen 24 zur Aufnahme der ersten elektrischen Leitungen 31 in den Reihen 1 und 2 in den Reihen 1, 2 jeweils zwei Buchsenaufnahmen 26 aufweist, die zur Aufnahme jeweils einer Anschlussbuchse 38 einer Ethernet-Leitung 35 bzw. einer zweiten elektrischen Leitung 32 dienen. Die Buchsenaufnahmen 26 in jeder Reihe 1, 2 sind dabei durch mehrere Buchsenaufnahmen 24 voneinander getrennt angeordnet. Weiterhin sind die Buchsenaufnahmen 26 der beiden Reihen 1, 2 zueinander versetzt angeordnet, sodass zwischen allen Buchsenaufnahmen 26 zusätzlich ein seitlicher ein Abstand ausgebildet ist.
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Anhand der 3 ist darüber hinaus erkennbar, dass die Montage- bzw. Einschubrichtung der Anschlussbuchsen 38 in Richtung der Einschubrichtung 45 in derselben Richtung erfolgt wie die Einschubrichtung 44, die für die ersten Kontaktelemente 41 vorgesehen ist. Weiterhin wird erwähnt, dass auch die Anschlussbuchsen 38 vorzugsweise in den Figuren nicht dargestellte Rastelemente aufweisen, die mit entsprechenden Gegengeometrien an dem Buchseneinsatz 22 bzw. der Buchsenaufnahme 26 zusammenwirken, um jeweils eine Rastverbindung auszubilden.
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In der 4 ist ein Buchseneinsatz 22a dargestellt, der lediglich in der Reihe 1 vier nebeneinander angeordnete Buchsenaufnahmen 26 für jeweils eine Ethernet-Leitung 35 bzw. deren Anschlussbuchse 38 aufweist, wobei zwischen den vier Buchsenaufnahmen 26 jeweils mehrere Buchsenaufnahmen 24 zur räumlichen Trennung der Buchsenaufnahmen 26 angeordnet sind. In der Reihe 2 befinden sich demgegenüber ausschließlich Buchsenaufnahmen 24 oder aber Materialaussparungen bzw. Freiräume für Pins des Steckmoduls 100.
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In der 5 ist ein Stecker 10b dargestellt, dessen Buchseneinsätze 22b neben ersten und zweiten elektrischen Leitungen 31, 32 einige zweite elektrische Leitungen 32b aufweist, die als abgedichtete Leitungen 32b ausgebildet sind. Hierzu sind die entsprechenden Leitungen 32b im Bereich von im Querschnitt vergrößerten Buchsenaufnahmen 26b angeordnet, die die Aufnahme von nicht dargestellten, weil aus dem Stand der Technik an sich bekannten Abdichtelementen o.ä. ermöglichen. Insbesondere ist anhand der 5 auch erkennbar, dass die Buchsenaufnahmen 26b gegenüber den Buchsenaufnahmen 26 einen vergrößerten Querschnitt aufweisen, sodass die Buchsenaufnahmen 26b für eine zweite Leitung 32b bzw. eine Ethernet-Leitung 35 beispielsweise einen Querschnittsfläche aufweist bzw. einen Bauraum benötigt, der vier Buchsenaufnahmen 24 entspricht.
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In der 6 ist zuletzt eine Draufsicht auf den Steckeranschlusskörper 102 dargestellt. Insbesondere erkennt man, dass der Steckeranschlusskörper 102 den umlaufenden Kragen 105 aufweist, wobei innerhalb des Kragens 105 zwei zwei Anschlussbereiche 106, 107 angeordnet sind, die durch eine sogenannte Berührschutzrippe 108 voneinander getrennt sind. Die beiden Anschlussbereiche 106, 107 dienen der elektrischen Kontaktierung der Buchseneinsätze 20, 22a bzw. 22b des Steckers 10a, 10b. So ist anhand des Anschlussbereichs 106 erkennbar, dass dieser steckerförmige Anschlusspins 109 aufweist, die der elektrischen Kontaktierung der ersten elektrischen Leitungen 31 bzw. der ersten Kontaktelemente 41 dienen. Die Anschlusspins 109 können auch als Schirm- bzw. Massepins ausgebildet sein oder ggf. entfallen. Demgegenüber sind im Bereich des zweiten Anschlussbereichs 107 sowohl Anschlusspins 109 als auch Anschlusspins 110, 111 angeordnet, wobei jeweils ein Paar von Anschlusspins 110, 111 der elektrischen Kontaktierung der Ethernet-Leitung 35 bzw. der Anschlussbuchse 38 dienen.
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Der soweit beschriebene Stecker 10a, 10b kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Insbesondere wird erwähnt, dass der Buchseneinsatz 22, 22a, 22b auch lediglich zweite Buchsenaufnahmen 26, 26b aufweisen kann, und keine erste Buchsenaufnahmen 24 für die Leitungen 31. Auch ist es möglich, in den Buchseneinsätzen 20, 22, 22a, 22b jeweils nur eine Reihe 1, 2 mit Buchsenaufnahmen 24 bzw. 26, 26b vorzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013212834 A1 [0002]
- WO 2008/025180 A2 [0004]
