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Die
Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckverbinderanordnung
zur lösbaren
Verbindung von zumindest zwei elektrischen Leitungen.
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Elektrische
Steckverbinderanordnungen werden eingesetzt, um an verschiedenen Übergabestellen
elektrische Leitungen lösbar
miteinander zu verbinden. Die elektrischen Leitungen sind oft für unterschiedliche
Aufgaben ausgelegt und sind dementsprechend unterschiedlich aufgebaut.
Die elektrischen Leitungen übertragen
unterschiedliche elektrische Leistungen und Signale zu und von den
verschiedenen Verbrauchern. Die Übergabestellen
sind beispielsweise im Automobilbau Teile der Karosserie, die zusammengebaut
werden und die verschiedene elektrische Leitungen aufnehmen und
durchlassen. Somit muss an einer Übergabestelle oft eine Vielzahl von
Leitern mit verschiedenen Durchmessern und Leitungen mit oder ohne
Abschirmung lösbar
miteinander verbunden werden. An den Übergabestellen ist der Platz
für die
Steckverbinderanordnung oft beschränkt und für das Montagepersonal nicht
gut zugänglich
oder nicht gut einsehbar. Besonders bei Leitungen, die von aussen
ins Fahrzeuginnere führen, muss,
um Eindringen von Wasser und um Korrosion vorzubeugen, die Durchlassöffnung in
der Karrosserie möglichst
klein gehalten werden. Mit der Zunahme der Komplexität der elektrischen
Verbindungen steigen ausserdem der Arbeitsaufwand und die Verwechslungsgefahr
bei der Montage.
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Es
stellt sich daher die Aufgabe, eine Steckverbinderanordnung anzugeben,
die auch bei engsten Platzverhältnissen
einfach eingebracht und zusammengebaut werden kann.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine elektrische Steckverbinderanordnung zur lösbaren Verbindung
von zumindest zwei elektrischen Leitungen mit folgenden Merkmalen:
Es ist ein erstes Steckverbindergehäuse mit zumindest zwei elektrischen
Kontakten steckverbindbar mit jeweils dazu passenden elektrischen
Gegenkontakten eines komplementären zweiten
Steckverbindergehäuses
vorgesehen; die elektrischen Kontakte sind in zumindest zwei Steckeraufnahmebereichen
des Steckverbindergehäuses angeordnet;
die Steckeraufnahmebereiche sind durch einen Übergangsbereich voneinander
getrennt angeordnet; die Steckeraufnahmebereiche sind durch den Übergangsbereich
in der Steckrichtung voneinander beabstandet angeordnet.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es
ist von Vorteil, dass zumindest das erste Steckverbindergehäuse der
Steckverbinderanordnung in Steckrichtung durch eine Durchlassöffnung, die
nicht wesentlich grösser
ist als der einzelne Steckeraufnahmebereich, durchführbar ist.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Steckeraufnahmebereiche auf
einander gegenüberliegenden
Seiten des Übergangsbereiches
angeordnet sind.
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Es
ist auch von Vorteil, dass ein relativ grosses Steckverbindergehäuse, das
aus mehreren Steckeraufnahmebereichen und dazwischen liegenden Übergangsbereichen
ausgebildet ist, als ein Einzelteil durch die relativ kleine Durchlassöffnung hindurch geführt werden
kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Steckeraufnahmebereiche
in Bezug auf den Übergangsbereich
jeweils stufenweise angeordnet sind.
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Es
ist weiter von Vorteil, dass die Kontakte mit dem Steckverbindergehäuse eine
relativ stabile Einheit bilden. Dies wird dadurch erreicht, dass
die Steckeraufnahmebereiche Mittel zur Sicherung der Kontakte aufweisen.
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Es
ist auch von Vorteil, dass die zwei Steckverbindergehäuse beim
Steckvorgang leicht zusammengeführt
und sicher zusammengehalten werden. Dies wird dadurch erreicht,
dass zumindest ein Steckeraufnahmebereich des ersten Steckverbindergehäuses Mittel
zur Verrastung mit komplementären Mitteln
zur Verrastung des komplementären
zweiten Steckverbindergehäuses
aufweist. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die komplementären Mittel
zur Verrastung des zweiten Steckverbindergehäuses mit Steuerflächen als
Steck- und Ziehhilf
ausgebildet sind.
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Durch
die stufenweise und beabstandete Anordnung von mehreren Aufnahmebereichen
mit dazwischen liegenden Übergangsbereichen
entsteht ein Steckverbindergehäuse
für eine
grosse Anzahl Kontakte, das eine stabile Einheit bildet und trotz
der grossen Ausdehnung durch eine Öffnung eingeführt werden
kann, die nur unwesentlich grösser
ist als der einzelne Aufnahmebereich. Eine solche Steckverbinderanordnung
bietet folgende zusätzliche
Vorteile: Weil nur ein Steckerteil durch die Öffnung eingeführt werden
muss, kann in der Montage Aufwand und Zeit gespart werden. Weil
alle Kontakte in einem Steckverbindergehäuse vormontiert werden können, wird die
Gefahr der Unordnung oder Verwechslung, die bei einer grossen Anzahl
Kontakte immer besteht, beseitigt. Durch die Vormontage der einzelnen
Kontakte in einem einzelnen Steckverbindergehäuse wird die Orientierung des Steckverbinders
festgelegt und somit eine falsche Steckung verhindert. Vor allem
beim Anschluss von elektrischen Leitungen, die durch Wände zwischen
zwei Räumen
mit unterschiedlichen atmosphärischen
Bedingungen geführt werden,
ist es wichtig, dass die Durchlassöffnungen so klein wie möglich und
deshalb leichter abdichtbar ausgeführt werden können. Dies
ist beispielsweise vorteilhaft bei dem Durchlass von Anschlussleitungen
von Sende- und Empfangsantennen ins Fahrzeuginnere eines Automobils.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemässen ersten Steckverbindergehäuses,
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2 einen
Schnitt durch ein zweites, zum ersten Steckverbindergehäuses von 1 passendes
Steckverbindergehäuse,
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3 eine
Aufsicht auf die Steckgesichtsseite des ersten Steckverbindergehäuses von 1,
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4 eine
Aufsicht auf die Leiteranschlusseite des ersten Steckverbindergehäuses von 1,
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5 eine
Seitenansicht auf das Steckverbindergehäuse von 1, zusammengebaut
mit den Mitteln zur Sicherung der Kontakte,
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6a, 6b und 6c eine
Aufsicht und zwei Seitenansichten eines Mittels zur Sicherung der
Kontakte,
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7a und 7b eine
Aufsicht und eine Seitenansicht eines weiteren Mittels zur Sicherung der
Kontakte,
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8 einen
Schnitt durch einen koaxial abgeschirmten Steckverbinder,
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9 einen
Schnitt durch einen weiteren zum Steckverbinder von 8 passenden
koaxial abgeschirmten Steckverbinder,
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10 das
zweite Steckverbindergehäuse von 2 im
teilweise geschlossenen Zustand,
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11 das
Steckverbindergehäuse
von 10 im vollständig
geschlossenen Zustand,
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12 eine
perspektivische Darstellung des ersten Steckverbindergehäuses von 1 beim
Einführen
in eine Durchlassöffnung,
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13 eine
perspektivische Darstellung des ersten Steckverbindergehäuses kurz
vor dem vollständigen
Durchführen
durch die Durchlassöffnung,
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14 eine
perspektivische Darstellung des ersten Steckverbindergehäuses und
des zweiten Steckverbindergehäuses
vor dem vollständigen
Zusammenstecken und
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15 die
Steckverbinderanordnung im vollständig gesteckten Zustand.
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In 1 ist
ein erstes Steckverbindergehäuse 1 in
einer Seitenansicht dargestellt. Das erste Steckverbindergehäuse 1 besteht
im wesentlichen aus einem ersten Steckeraufnahmebereich 2,
einem zweiten Steckeraufnahmebereich 3 und einem dazwischen
liegenden Übergangsbereich 4.
Die Steckeraufnahmebereiche 2, 3 sind durch den Übergangsbereich 4 miteinander
verbunden und werden beispielsweise in einem Spritzgussverfahren
in einem Arbeitsgang hergestellt. Der erste Steckeraufnahmebereich 2 und
der zweite Steckeraufnahmebereich 3 sind durch den Übergangsbereich 4 in
der Steckrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Durch diese
Anordnung werden zwei Aufgaben gelöst: Die Steckeraufnahmebereiche 2, 3 werden durch
den Übergangsbereich 4 voneinander
getrennt gehalten und der Übergangsbereich 4 hält die Steckeraufnahmebereiche 2, 3 in
einem Einzelteil, hier das erste Steckverbindergehäuse 1,
zusammen. In 1 sind zwei Steckeraufnahmebereiche 2, 3 mit einem
dazwischen liegenden Übergangsbereich 4 dargestellt.
Es ist jedoch auch denkbar, dass mehrere einzelne Steckeraufnahmebereiche 2, 3 durch
dazwischen liegende Übergangsbereiche 4 zu
einer stufenweisen oder treppenartigen Anordnung zusammengefügt oder
ebenfalls einheitlich hergestellt werden.
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Der Übergangsbereich 4 verläuft in 1 von
dem ersten Aufnahmebereich 2 zum zweiten Aufnahmebereich 3 in
der Steckrichtung. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Übergangsbereich 4 unter
einem Winkel zur Steckrichtung verläuft, der von 90° abweicht.
Hiermit wird erreicht, dass die Steckeraufnahmebereiche 2, 3 radial
zur Steckrichtung weiter auseinander zu liegen kommen, es wird jedoch
auch damit erreicht, dass das erste Steckverbindergehäuse 1 in
der Steckrichtung kürzer
wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Platzverhältnisse
für den
Einbau der Steckverbinderanordnung beschränkt sind. Ebenfalls wird dadurch
der Einbau der Kontakte in den einzelnen Steckeraufnahmebereichen 2, 3 erleichtert.
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In 2 ist
ein komplementäres
zweites Steckverbindergehäuse 5 dargestellt.
Das zweite Steckverbindergehäuse 5 nimmt
im gesteckten Zustand das erste Steckverbindergehäuse 1 von 1 vollständig auf.
Im zweiten Steckverbindergehäuse 5 sind
ebenfalls weitere Steckeraufnahmebereiche 6, 7 angeordnet.
Die weiteren Steckeraufnahmebereiche 6, 7 sind
ebenso wie die ersten Steckeraufnahmebereiche 2, 3 in
der Steckrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Das zweite
Steckverbindergehäuse 5 weist
zusätzlich
eine Verschlusskappe 8 auf, die weiter unten bei der Beschreibung
des Steck- und Schliess- und Sicherungsvorgangs beschrieben wird. Die
Verschlusskappe 8 ist scharnierartig mit dem zweiten Steckverbindergehäuse 5 verbunden.
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In 3 ist
das erste Steckverbindergehäuse 1 in
einer Aufsicht auf die Steckgesichtsseite des ersten Steckverbindergehäuses 1 und
in 4 ist das erste Steckverbindergehäuse 1 in
einer Aufsicht auf die Leiteranschlusseite des ersten Steckverbindergehäuses 1 dargestellt.
In 3 und 4 ist ersichtlich, dass im ersten
Steckeraufnahmebereich 2 und im zweiten Steckeraufnahmebereich 3 unterschiedlich
grosse und unterschiedlich ausgeführte Kontakte aufgenommen werden
können.
Im ersten Steckeraufnahmebereich 2 ist eine erste Bohrung 9 für einen
runden Kontakt neben einer Öffnung 10 für einen
quadratischen Kontakt dargestellt. Im zweiten Steckeraufnahmebereich 3 sind
zwei weitere runde Bohrungen 11, 12 dargestellt,
die beide kleiner, jedoch ähnlich
wie die erste Bohrung 9 im ersten Steckeraufnahmebereich 2,
ausgeführt
sind. Hiermit soll angedeutet werden, dass im Steckverbindergehäuse 1 eine
Vielzahl unterschiedlich ausgeführter
Kontakte aufgenommen werden kann. Durch die Anordnung aller Kontakte
in einem einzelnen Steckverbindergehäuse wird auch die Orientierung
des Steckverbinders ermöglicht
und einer falschen Steckung vorgebeugt.
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In
der Ansicht von 3 ist auch ersichtlich, dass
der erste Steckeraufnahmebereich 2 auf gegenüberliegenden
Seiten quer zur Steckrichtung zwei Mittel 13 zur Verrastung
mit komplementären
Mitteln 33 zur Verrastung der Verschlusskappe 8 des
komplementären
zweiten Steckverbindergehäuses 5 aufweist.
Die Mittel 13 zur Verrastung sind auch in der Seitenansicht
von 1 am ersten Steckeraufnahmebereich 2 ersichtlich
und sind beispielsweise als sogenannte Kulissensteine ausgeführt, die
mit Kulissen des zweiten Steckverbindergehäuses 5 zusammenwirken.
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In 5 ist
das erste Steckverbindergehäuse 1 von 1 nochmals
in einem Zwischenschritt des Zusammenbaues dargestellt. Im ersten
Steckeraufnahmebereich 2 ist ein erstes Mittel 14 zur
Sicherung der Kontakte dargestellt und im zweiten Steckeraufnahmebereich 3 ist
ein zweites Mittel 15 zur Sicherung der Kontakte dargestellt. 5 zeigt
das erste Steckverbindergehäuse 1 vor
dem Zusammenführen
mit dem zweiten Steckverbindergehäuse 5, jedoch zur
besseren Übersichtlichkeit
ohne Kontakte und ohne Leitungen.
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In 6a, 6b und 6c ist
das erste Mittel 14 zur Sicherung der Kontakte in drei
Ansichten dargestellt. Das erste Mittel 14 zur Sicherung
der Kontakte weist als wirksame Teile Führungselemente 16 zur
besseren Einführung
in den ersten Steckeraufnahmebereich 2, Rasthaken 17 zur
Verrastung an dem ersten Steckeraufnahmebereich 2 und Sicherungselemente 18 zur
Sicherung der Kontakte gegen Verschiebung in der Steckrichtung auf.
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In 7a und 7b ist
ebenso das zweite Mittel 15 zur Sicherung der Kontakte
des zweiten Aufnahmebereichs 3 in zwei Ansichten dargestellt. Auch
das zweite Mittel 15 zur Sicherung der Kontakte weist Führungselemente 19,
Rasthaken 20 und Sicherungselemente 21 auf. Die
Sicherungselemente 18, 21 der Mittel 14, 15 zur
Sicherung wirken zusammen mit Schultern der im ersten Steckverbindergehäuse 1 einzusetzenden
Kontakten.
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In 8 und 9 sind
als Beispiel der einzusetzenden Kontakte ein koaxial abgeschirmter Steckkontakt 22 und
ein weiterer dazu passender koaxial abgeschirmter Gegenkontakt 23 dargestellt.
Die zwei Kontakte 22, 23 werden jeweils im ersten
Steckverbindergehäuse 1 und
im zweiten Steckverbindergehäuse 5 in
den jeweiligen ersten und zweiten Steckeraufnahmebereichen 2, 3, 6, 7 angeordnet
und von den Mitteln 14, 15 zur Sicherung gesichert.
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In 10 ist
das zweite Steckverbindergehäuse 5 in
einer teilweise geschlossenen Stellung dargestellt. In der Darstellung
von 10 ist das zweite Steckverbindergehäuse 5 gezeigt
in einem Zustand, in dem es mit dem ersten Steckverbindergehäuse 1 verbunden
werden kann. Die Verschlusskappe 8 befindet sich in einer
definierten Vorraststellung, in der das erste Steckverbindergehäuse 1 in das
zweite Steckverbindergehäuse 5 eingeführt werden
kann. In dieser Vorraststellung sind die Steuerflächen der
Kulissen der Verschlusskappe 8 zur Aufnahme der Kulissensteine 13 derart
vororientiert, dass im darauffolgenden Arbeitsgang die Steckverbinderanordnung
gesteckt, geschlossen und gesichert werden kann. Kontakte und Leitungen
zu den Aufnahmebereichen 6, 7 des zweiten Steckverbindergehäuses 5 wurden
hier aus Gründen
der Übersichtlichkeit
weggelassen.
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In 11 ist
das zweite Steckverbindergehäuse 5 im
vollständig
geschlossenen Zustand dargestellt. Die Verschlusskappe 8 befindet
sich in der Endstellung. Auch hier wurden Kontakte und Leitungen
weggelassen. Die schematische Darstellung von 11 zeigt
die elektrische Steckverbinderanordnung im vollständig gesteckten
Zustand. Das erste Steckverbindergehäuse 1 ist nicht sichtbar,
weil es vollständig
im zweiten Steckverbindergehäuse 5 aufgenommen
wird. Zur Sicherung der Kontakte im zweiten Steckverbindergehäuse 5 werden
gleiche oder ähnlich
wirkende Mittel zur Sicherung der Kontakte im ersten und zweiten
Steckeraufnahmebereich 6, 7 eingesetzt.
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Anhand
der 12, 13, 14 und 15 wird
der Steck-, Schliess- und Sicherungsvorgang der elektrischen Steckverbinderanordnung in
den verschiedenen Schritten des Anschlussvorgangs beschrieben. In 12 ist
dargestellt, wie das erste Steckverbindergehäuse 1 in einem ersten Schritt
mit dem zweiten Steckeraufnahmebereich 3 durch eine Durchlassöffnung geführt wird,
die nur unwesentlich grösser
ist als die Breite des zweiten Steckeraufnahmebereiches 3.
Als Durchlassöffnung
ist in 12 das Loch einer Schraubenmutter
dargestellt. Es ist jedoch auch denkbar, dass das erste Steckverbindergehäuse 1 durch
eine ebenso grosse Öffnung
in einem Karosserieblech eines Automobils eingeführt wird. Das erste Steckverbindergehäuse 1 nimmt
eine Vielzahl elektrischer Kontakte 21, 22 im ersten
Steckeraufnahmebereich 2 und im zweiten Steckeraufnahmebereich 3 auf.
Dies ist mit Leitungen 26, 27, 28 unterschiedlichen
Durchmessers dargestellt. Mit den Leitungen 26, 27, 28 sind
beispielsweise Antennenkomponenten verbunden, die auf der Aussenseite
des Automobils montiert werden. Die Kontakte 22, 23 sind
mit den Mitteln 14, 15 zur Sicherung der Kontakte
in den Steckeraufnahmebereichen 2, 3 gesichert.
Das erste Steckverbindergehäuse 1 bildet
eine kompakte Einheit, die durch die Durchlassöffnung hindurch ins Fahrzeuginnere
eingeführt wird.
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In 13 ist
dargestellt, wie das erste Steckverbindergehäuse 1 fast vollständig durch
die Durchlassöffnung
eingeführt
wurde. Das Einführen
des relativ ausgedehnten ersten Steckverbindergehäuses 1 durch
eine relativ kleine Öffnung
geschieht zuerst durch eine erste Bewegung des zweiten Steckeraufnahmebereiches 3 in
der Steckrichtung, anschliessend durch eine Bewegung quer zur Steckrichtung des Übergangsbereiches 4 und
abschliessend durch eine weitere Bewegung in der Steckrichtung des
ersten Steckeraufnahmebereiches 2. Die Bewegung quer zur
Steckrichtung kann eine radiale Verschiebung oder eine Drehung um
180° um
die Achse des ersten Steckverbindergehäuses 1 sein oder eine
andere nicht näher
definierte Bewegung in eine Richtung, die abweicht von der Steckrichtung.
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In 14 ist
dargestellt, wie das erste Steckverbindergehäuse 1 und das zweite
Steckverbindergehäuse 5 im
Fahrzeuginneren vor dem Steckvorgang zueinander vororientiert werden.
Auch ist dargestellt, wie das erste Steckverbindergehäuse 1 und das
zweite Steckverbindergehäuse 5 mit
Leitungen und Kontakten bestückt
sind. In 14 ist das zweite Steckverbindergehäuse 5 in
der gleichen Stellung wie in 10 dargestellt.
Weitere für
den Schliessvorgang wirksame Elemente des zweiten Steckverbindergehäuses 5 sind
in 2 besser ersichtlich. Deshalb wird der Schliessvorgang
hier anhand der 2, 10 und 14 gemeinsam
beschrieben.
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Das
zweite Steckverbindergehäuse 5 weist Rastzungen 29, 30 auf,
die mit der Verschlusskappe 8 und mit dem ersten Steckverbindergehäuse 1 in
der Vorraststellung und beim Schliessvorgang zusammenwirken. Die
Verschlusskappe 8 besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 31 und
zwei senkrecht dazu angeordneten Seitenwänden 32. Die Seitenwände 32 weisen
komplementäre
Mittel 33 zur Verrastung auf, die hier als Kulissen zur
Steck- und Ziehhilfe mit Steuerflächen 34 ausgebildet
sind. Die Seitenwände 32 weisen
erste Mittel 35 zur Verrastung mit dem zweiten Steckverbindergehäuse 5 auf. In
der Darstellung von 14 wirken die ersten Mittel 35 zur
Verrastung der Seitenwände 32 der
Verschlusskappe 8 mit den Rastzungen 30 des zweiten Steckverbindergehäuses 5 derart
zusammen, dass die Verschlusskappe 8 in der hier dargestellten
Vorraststellung gehalten wird. Zur Stabilisierung der Vorraststellung
dienen auch die Rastzungen 29 des zweiten Steckverbindergehäuses 5,
auf denen die Vorderkanten 37 der Seitenwände 32 aufliegen.
In dieser Stellung kann das erste Steckverbindergehäuse 1 mit
dem zweiten Steckeraufnahmebereich 3 bis zu den Rastzungen 29 eingeführt werden.
Nach dem teilweise Einführen
des ersten Steckverbindergehäuses 1 in
das zweite Steckverbindergehäuse 5 befinden
sich die Mittel 13 zur Verrastung mit den komplementären Mitteln
zur Verrastung 33 bereit zur Einführung am Eingang der Steck-
und Ziehhilfe mit Steuerflächen 34.
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Durch
das Zusammenwirken der Steuerflächen 34 mit
den Mitteln 13 zur Verrastung wird die Steckverbinderanordnung
vollständig
gesteckt und gleichzeitig die Verschlusskappe 8 des zweiten Steckverbindergehäuses 5 vollständig geschlossen. In
der Endlage der Verschlusskappe 8 wirken die Rastzungen 30 des
zweiten Steckverbindergehäuses 5 mit
weiteren Mitteln 36 zur Verrastung an den Seitenwänden 32 der
Verschlusskappe 8 zusammen und halten die Verschlusskappe 8 im
geschlossenen Zustand.
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In 15 ist
die Steckverbinderanordnung im vollständig gesteckten Zustand dargestellt.
Dieser Zustand stimmt überein
mit dem Zustand, der in 11 beschrieben
wurde. Die Steckverbinderanordnung wird eingesetzt im Automobilbau,
beispielsweise im Raum zwischen dem Dach des Fahrgastraumes und
dem sogenannten Himmel. Mit der Steckverbinderanordnung wird erreicht,
dass auch eine Vielzahl unterschiedlicher Sende- und Empfangsantennen,
wie beispielsweise für
Telefon, Radio- und GPS-Anlagen, rasch, ohne Verschraubungen, einfach
und ohne Verwechslungsgefahr angeschlossen werden kann. Die Durchlassöffnung,
die für
die Durchführung
des Steckverbinders im Autodach ausgespart werden muss, ist trotz
der grossen Anzahl von Kontakten kleiner als die Fläche, die
notwendig wäre
für den
Durchlass einer konventionellen Steckverbinderanordnung.