DE69926708T2 - Elektrischer Verbinder - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder für eine Verbindungseinheit mit einer großen Anzahl von Wegen, und insbesondere, aber nicht ausschließlich, für eine Verbindungseinheit des Typs, der zum Verbinden einer elektronischen Zentraleinheit mit einem elektrischen Fahrzeugsystem verwendet wird.
- Elektrische Verbindungseinheiten sind bekannt, die im Wesentlichen einen Stecker mit einer Anzahl von elektrischen Anschlüssen und eine Steckerbuchse mit einer Anzahl von komplementären elektrischen Anschlüssen, die mit jeweiligen elektrischen Anschlüssen des Steckers zusammenwirken, wenn die zwei Steckverbinder gepaart sind, aufweisen. In dem oben genannten Anwendungsbeispiel ist der Stecker mit einem Bündel von Kabeln, die einen Teil der Fahrzeugverdrahtung bilden, verbunden, während die Steckerbuchse passend in die Zentraleinheit integriert ist.
- Bekanntermaßen erhöht sich die zum Zusammenpassen der Steckverbinder erforderliche Kraft in direktem Verhältnis zur Anzahl der elektrischen Anschlüsse der Steckverbinder, und wird tatsächlich hauptsächlich gleich der Summe der Kräfte, die zum Einfügen jedes der Anschlüsse in den jeweiligen komplementären Anschluss erforderlich sind.
- Es sind elektrische Verbindungseinheiten bekannt, die eine Hebelvorrichtung zum Reduzieren der erforderlichen manuellen Kraft und Gewährleisten einer genauen Führung zum Zusammenpassen der Steckverbinder aufweisen.
- Die EP-A-0 363 804 zeigt eine Verbindungseinheit mit einer solchen Vorrichtung, bei welcher einer der zwei Steckverbinder einen Schlitten trägt, der in einer Querrichtung bezüglich der Verbindungsrichtung bewegbar ist und mit jeweiligen Eingriffsstiften, die durch den anderen Steckverbinder getragen werden, zusammenwirkende Nockenschlitze besitzt, um eine relative Verschiebung zwischen den Steckverbindern in der relativen Eingriffsrichtung als Reaktion auf eine Verschiebung des Schlittens in der Querrichtung zu erzeugen.
- Ein an das Gehäuse des ersten Steckerverbinders angelenkter und mit dem Schlitten verbundener Hebel dient dem Verschieben des Schlittens und damit dem Reduzieren der zum Zusammenpassen der Steckverbinder erforderlichen Kraft.
- Ein weiteres Beispiel eines elektrischen Steckverbinders des Stecker- und Buchsentyps mit einer Hebelvorrichtung ist in der
DE 196 51 436 offenbart. - Bekannte Hebelvorrichtungen der oben kurz beschriebenen Art haben mehrere Nachteile.
- Insbesondere muss zum effektiven Reduzieren der erforderlichen Kraft der Widerstandsarm des Hebels, d.h. der Abstand zwischen der festen Gelenkachse des Hebels und dem Angriffspunkt des auf den Schlitten übertragenen Drucks bezüglich des Kraftarms des Hebels passend klein sein. Andererseits resultiert ein kurzer Widerstandsarm in einem kleinen Verschiebungsmaß des Schlittens und damit in einer ungünstigen Übertragung der Kräfte zwischen dem Schlitten und dem anderen Steckverbinder.
- Alternativ kann die Leistungsfähigkeit der Hebelvorrichtung durch Vergrößern der Länge des Kraftarms oder des Winkelweges des Hebels verbessert werden.
- Solche Maße, die durch Überlegungen der Gesamtgröße bestimmt werden, können jedoch nur auf ein gewisses Maß vergrößert werden.
- Außerdem resultiert eine Verbindung des Hebels wie oben beschrieben in starken Reibungskräften, welche die zum Aktivieren des Hebels erforderliche manuelle Kraft beträchtlich erhöhen.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Steckverbinder für eine elektrische Verbindungseinheit des oben beschriebenen Typs vorzusehen, der zum Beseitigen der obigen Nachteile konstruiert ist, die typischerweise bei bekannten Verbindungseinheiten auftreten.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Steckverbinder vorgesehen, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
- Ein bevorzugtes, nicht-einschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
-
1 eine Perspektivansicht der Bauelemente einer Verbindungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 eine Seitenansicht einer ersten Einzelheit eines Steckverbinders der Verbindungseinheit von1 ; -
3 eine Seitenansicht einer zweiten Einzelheit eines Steckverbinders; -
4 eine perspektivische Unterseitenansicht einer dritten Einzelheit des Steckverbinders; -
5 ,6 und7 vergrößerte Seitenansichten der Verbindungseinheit von1 in drei unterschiedlichen Betriebsstellungen. - Bezug nehmend auf
1 und5 , zeigt die Ziffer1 insgesamt eine elektrische Verbindungseinheit, insbesondere zum Verbinden einer elektrischen Zentraleinheit (nicht dargestellt) mit einem elektrischen Fahrzeugsystem an. - Die Einheit
1 weist im Wesentlichen einen ersten Stecker2 und eine zweite Steckerbuchse3 auf, die miteinander in einer Verbindungsrichtung A verbindbar sind. Der Steckverbinder2 weist ein Isoliergehäuse5 mit einer großen Anzahl von Hohlräumen6 auf, die sich parallel zur Richtung A erstrecken und dem Aufnehmen von jeweiligen aufnehmenden elektrischen Anschlüssen4 (in1 ist nur einer dargestellt, zurückgezogen aus dem entsprechenden Hohlraum) dienen; und der Steckverbinder3 weist ein Isoliergehäuse6 , das passend in einem Stück mit dem Außengehäuse (nicht dargestellt) der elektronischen Zentraleinheit ausgebildet ist, und eine Anzahl von elektrischen Steckanschlüssen7 , die sich parallel zur Richtung A erstrecken, auf. - Das Isoliergehäuse
5 des Steckverbinders2 ist im Wesentlichen in der Form eines hohlen Quaders mit einer rohrförmigen lateralen Verlängerung8 zum Führen der Kabel10 der jeweiligen elektrischen Anschlüsse4 . - Schließlich weist die Einheit
1 eine Hebelvorrichtung14 auf, die ein geführtes Zusammenpassen des ersten Steckverbinders2 und des zweiten Steckverbinders3 mit einer geringen manuellen Anstrengung erlaubt. - Die Vorrichtung
14 weist im Wesentlichen einen Schlitten15 (4 ) auf, der innen und bezüglich des Gehäuses5 in einer Richtung B senkrecht zur Richtung A bewegbar ist. Der Schlitten15 ist im Wesentlichen C-förmig und weist zwei im Wesentlichen flache Seitenwände16 voneinander beabstandet und parallel zu den Richtungen A und B sowie eine Querstirnwand17 auf. Die Seitenwände16 des Schlittens15 gleiten in jeweiligen Seitenwänden18 des Gehäuses5 und definieren einen Hohlraum19 zum Aufnehmen des Isoliergehäuses6 des Steckverbinders3 bei Gebrauch. - Jede Seitenwand
16 besitzt eine Anzahl von Nockenschlitzen20 , die mit jeweiligen Stiften21 an der Außenseite des Gehäuses6 zusammenwirken, um eine Annäherungsbewegung der Steckverbinder2 und3 als Reaktion auf eine Verschiebung des Schlittens15 in dem Gehäuse5 in der Richtung B zu erzeugen. Jeder Schlitz20 weist einen Eingangsabschnitt20a parallel zur Richtung A; einen schrägen Zwischenabschnitt20b ; und einen Endabschnitt20c parallel zur Richtung B auf. Insbesondere (4 ) haben die Schlitze20 nahe den freien Enden der Wände16 keine Eingangsabschnitte20a , und die Zwischenabschnitte20b enden direkt an den freien Enden. - Die Vorrichtung
14 weist auch einen zweiarmigen Hebel24 (1 und2 ) zum Aktivieren des Schlittens15 auf, welcher seinerseits einen im Wesentlichen geradlinigen, verlängerten, C-querschnittsförmigen Griff25 und zwei laterale Endarme26 aufweist. - Die Arme
26 weisen jeweilige Endstifte27 auf, die einander zugewandt sind und eine Achse C einer augenblicklichen Drehung des Hebels24 bezüglich des Schlittens15 definieren. Die Arme26 erstrecken sich auf jeder Seite des Gehäuses5 an jeweiligen Öffnungen28 in den Seitenwänden18 des Gehäuses5 , sodass die Stifte27 in einer gleitenden Weise mit jeweiligen Schlitzen29 in Eingriff stehen, die in jeweiligen Endabschnitten30 der Wände16 des Schlittens15 ausgebildet sind und parallel zur Verbindungsrichtung A verlaufen. - Der Hebel
24 weist auch zwei Verlängerungen34 auf, die sich von dem Griff25 (1 und2 ) in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu und an der Innenseite der Arme26 erstrecken. Die Verlängerungen34 haben jeweilige Schlitze35 , die im Wesentlichen radial bezüglich der Achse C verlängert sind, und stehen in einer gleitenden Weise mit jeweiligen Stiften36 in Eingriff, die lateral durch das Gehäuse5 getragen sind und eine Achse D definieren, die eine Gelenkverbindung des Hebels24 bezüglich des Gehäuses5 erlauben. - Die Arme
26 weisen auch jeweilige innere Zwischenstifte37 einer Achse E parallel zu einer Zwischenposition bezüglich der Achsen C und D und in dieser positioniert auf. Die Oberkanten der Seitenwände16 des Schlittens15 haben jeweilige Flansche38 , die mit entsprechenden Flanschen39 des Gehäuses5 jeweilige Längsformen40 definieren, die in einer gleitenden Weise mit jeweiligen Stiften37 in Eingriff stehen. -
5 zeigt den Hebel24 in der angehobenen oder offenen Stellung, welche einem maximalen Vorsprung des Schlittens15 aus dem Gehäuse5 entspricht und in der die Stifte36 die oberen Enden der jeweiligen Schlitze35 ergreifen, der Hebel24 hat deshalb einen maximalen Widerstandsarm, der durch den Abstand zwischen den Achsen C und D definiert ist, und der Steckverbinder2 kann mit dem Steckverbinder3 zusammengepasst werden, sodass die Stifte21 anfänglich in die Nockenschlitze20 des Schlittens15 eingreifen. - Ausgehend von der obigen Stellung kann der Hebel
24 nach unten gedreht werden (6 und7 ), um den Schlitten15 in der Richtung B zu bewegen und so die Steckverbinder2 ,3 und die jeweiligen elektrischen Anschlüsse in der Richtung A in Eingriff zu bringen. - Der Hebel
24 und das Gehäuse5 haben herkömmliche Einschnapp-Befestigungseinrichtungen (43 ,44 ), um den Hebel24 lösbar in der in7 gezeigten geschlossenen Stellung zu verriegeln. - Während des Anfangsteils seiner Drehung zwischen den Stellungen von
6 und7 hat die Bewegung des Hebels24 eine radiale Verschiebungskomponente bezüglich der Achse D in der durch die Schlitze35 definierten Richtung und Bezug nehmend auf die Figuren im Wesentlichen nach oben, sodass die Stifte36 entlang der unteren Enden der jeweiligen Schlitze35 und zu diesen zu den Stiften27 gleiten und der Abstand zwischen den Achsen D und C, der den Widerstandsarm des Hebels24 definiert, allmählich zu dem minimalen Wert entsprechend der Stellung von6 geringer wird. - Gleichzeitig wechselwirken die Stifte
21 mit den schrägen Zwischenabschnitten20a der Nockenschlitze20 , sodass die Zwischenstufe in der Drehung des Hebels24 das Überwinden der Zusammenpassungslast der Steckverbinder verlagert. - Die Endstufe in der Bewegung des Hebels
24 hat eine radiale Verschiebungskomponente in der entgegengesetzten Richtung (d.h. zu der Achse C), und der Widerstandsarm des Hebels24 wird allmählich größer, bis er schließlich wieder ein relatives Maximum erhält, wenn die Stifte21 mit den Endabschnitten20c parallel zur Richtung B der Nockenschlitze20 , welche Abschnitte erreicht werden, wenn die Steckverbinder ganz zusammengepasst sind, in Eingriff stehen. - Zu Beginn der Drehung des Hebels
24 ist, wenn die Zusammenpassungslast relativ gering ist, der Wert des Widerstandsarms des Hebels24 deshalb größer und entspricht einer kleineren Lastverstärkung aber einer größeren Verschiebung des Schlittens15 je Einheitsdrehung des Hebels24 ; in der Zwischenstufe in der Drehung des Hebels24 , in welcher die Zusammenpassungslast maximal ist, ist der Wert des Widerstandsarms des Hebels24 geringer und entspricht einer größeren Lastverstärkung, um die Steckverbinder mit einer sehr kleinen manuellen Anstrengung zusammenpassen; und in der Endstufe der Bewegung des Hebels24 , in welcher die zu überwindende Last wieder niedrig ist, ist der Wert des Widerstandsarms des Hebels24 wieder hoch und entspricht einer kleineren Lastverstärkung, aber einer größeren Verschiebung des Schlittens15 je Drehungseinheit des Hebels24 . - Die Vorteile des Steckverbinders
2 gemäß der vorliegenden Erfindung sind aus der vorherigen Beschreibung klar. - Insbesondere sieht die Gelenkverbindung mit bewegbarer Achse zwischen dem Hebel
24 und dem Gehäuse5 ein Variieren des Widerstandsarms des Hebels während seiner Bewegung und somit ein effektives Reduzieren der manuellen Aktivierungslast und gleichzeitig eine günstige Übertragungsbewegung auf den Schlitten15 , um die Maße und den Winkelweg des Hebels zu reduzieren, vor. - Außerdem reduziert die „schwimmende„ Anordnung des Hebels
24 die Reibung, wodurch ferner die Aktivierungslast reduziert wird. - Klar können Änderungen an der beschriebenen Verbindungseinheit vorgenommen werden, ohne jedoch den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche zu verlassen.
- Insbesondere kann die Hebelvorrichtung
14 durch die Steckerbuchse3 getragen werden, wie sie dem Stecker2 gegenüber gesetzt ist.
Claims (7)
- Elektrischer Steckverbinder (
2 ) der Art mit einem Isoliergehäuse (5 ) mit einer Anzahl von Hohlräumen (10 ) für elektrische Anschlüsse (4 ), die sich in einer Verbindungsrichtung (A) des Steckverbinders (2 ) zu einem entgegengesetzten Steckverbinder (3 ) erstrecken; und einer Hebelvorrichtung (14 ) zum Reduzieren der zur Verbindung mit dem entgegengesetzten Steckverbinder (3 ) erforderlichen Kraft, wobei die Hebelvorrichtung (14 ) einen relativ zu dem Gehäuse (5 ) in einer Richtung (B) senkrecht zu der Verbindungsrichtung (A) gleitenden Schlitten (15 ) aufweist und eine mit dem entgegengesetzten Steckverbinder (3 ) wechselwirkende Nockeneinrichtung (20 ) besitzt, um als Reaktion auf eine Verschiebung des Schlittens (15 ) eine Kraft zum Ineinandergreifen der Steckverbinder (2 ,3 ) zu erzeugen; und einem Aktivierungshebel (24 ) zum Aktivieren des Schlittens (15 ), der mit dem Schlitten (15 ) durch eine erste Gelenkverbindungseinrichtung (27 ,29 ) und mit dem Gehäuse (5 ) durch eine zweite Gelenkverbindungseinrichtung (35 ,36 ) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Gelenkverbindungseinrichtung ein Paar Drehgelenkelemente (27 ,29 ;35 ,36 ) aufweisen, die miteinander in einer gleitenden Weise verbunden sind, um dem Aktivierungshebel124 ) eine translatorische Bewegungskomponente zu erteilen; und dass die Drehgelenkelemente (27 ,29 ) der ersten Gelenkverbindungseinrichtung wenigstens einen ersten Stift (27 ) aufweisen, der eine erste Drehgelenkachse (C) definiert und in einer gleitenden Weise mit einem ersten Schlitz (29 ) in Eingriff steht, der in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Verbindungsrichtung (A) verlängert ist; die Drehgelenkelemente (35 ,36 ) der zweiten Gelenkverbindungseinrichtung wenigstens einen zweiten Stift (36 ) aufweisen, der eine zweite Drehgelenkachse (D) definiert und in einer gleitenden Weise mit einem zweiten Schlitz (35 ) in Eingriff steht; der erste und der zweite Stift (27 ,36 ) mit dem ersten bzw. dem zweiten Schlitz (29 ,35 ) in einer gleitenden Weise in Eingriff stehen, um den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Drehgelenkachse (C, D) entlang des Weges des Aktivierungshebels (24 ) zu verändern. - Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungshebel (
24 ) ein zweiarmiger Hebel ist; dass die erste und die zweite Gelenkverbindungseinrichtung (27 ,29 ;35 ,36 ) an einem Endabschnitt (26 ) bzw. einem Zwischenabschnitt (34 ) des Aktivierungshebels (24 ) angeordnet sind. - Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schlitz
135 ) in einer im Wesentlichen radialen Richtung bezüglich der ersten Drehgelenkachse (C) verlängert ist. - Steckverbinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stift (
27 ) und der zweite Schlitz (35 ) durch den Aktivierungshebel (24 ) getragen sind; dass der erste Schlitz (29 ) durch den Schlitten (15 ) getragen ist; und dass der zweite Stift (36 ) durch das Gehäuse (5 ) getragen ist. - Steckverbinder nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungshebel (
24 ) wenigstens einen dritten Stift (37 ) aufweist, der an einer Zwischenposition zwischen der ersten und der zweiten Gelenkverbindungseinrichtung (27 ,29 ;35 ,36 ) angeordnet ist und in einer gleitenden Weise mit einer durch wenigstens den Schlitten (15 ) des Gehäuses (5 ) definierten Führung (40 ) in Eingriff steht. - Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (
40 ) parallel zur Laufrichtung (B) des Schlittens (15 ) ist. - Steckverbinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (
40 ) durch jeweilige parallele Flansche (38 ,39 ) des Gehäuses (5 ) und des Schlittens (15 ) definiert ist.
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