EP4078735B1 - Elektrische steckverbindung - Google Patents

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EP4078735B1
EP4078735B1 EP20835772.3A EP20835772A EP4078735B1 EP 4078735 B1 EP4078735 B1 EP 4078735B1 EP 20835772 A EP20835772 A EP 20835772A EP 4078735 B1 EP4078735 B1 EP 4078735B1
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EP
European Patent Office
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connector
plug
clamping
mating
connection
Prior art date
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EP20835772.3A
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EP4078735A1 (de
EP4078735C0 (de
Inventor
Christian Maier
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG filed Critical Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Publication of EP4078735A1 publication Critical patent/EP4078735A1/de
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Publication of EP4078735B1 publication Critical patent/EP4078735B1/de
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    • H01R13/639—Additional means for holding or locking coupling parts together, after engagement, e.g. separate keylock, retainer strap
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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    • H01R13/533—Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/629—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances
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    • H01R13/62933—Comprising exclusively pivoting lever
    • H01R13/62955—Pivoting lever comprising supplementary/additional locking means
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to an electrical plug connection comprising an electrical plug connector, an electrical mating plug connector, a primary locking mechanism and a clamping device.
  • a generic clamping device is known from EP 3 028 349 B1 known.
  • a large number of electrical connectors are known from electrical engineering. Electrical connectors are known to be used to transmit electrical supply signals and/or data signals to corresponding mating connectors.
  • An electrical connector or an electrical mating connector can be a plug, a built-in plug, a socket, a coupling or an adapter.
  • the term "connector” or “mating connector” used in the context of the invention represents all variants.
  • a connector for the automotive industry must be able to withstand particularly high mechanical loads and remain closed in a defined manner. It must be ensured that the electrical connection is not accidentally disconnected, for example while a vehicle is in operation. Furthermore, the connectors must ensure flawless transmission of electrical power and/or data even in contaminated, damp and/or chemically aggressive environments.
  • Ensuring safety is a priority, particularly when it comes to autonomous vehicle operation and assistance systems.
  • High-voltage connectors are used in the automotive sector, especially in electric and/or hybrid vehicles, to supply a vehicle battery with charging current or to extract the energy stored in the battery and feed it to the electric drive.
  • the electrical connector must permanently and safely prevent the ingress of moisture and contamination and ensure the perfect transmission of high currents with, preferably, low transfer impedance.
  • the generic EP 3 028 349 B1 It is proposed to mechanically stabilize a cable harness plug relative to an interface socket of a unit or an electric motor. To do this, in addition to its primary fixation to the socket, the plug is also secured to the outer casing of the unit or electric motor itself, to which the socket is also attached, by a second fixing device. In the best case, the vibrations of the unit or electric motor therefore act equally on the plug and the socket, which is why a relative movement between the plug and the socket generally no longer occurs.
  • US 10,454,214 B1 relates to a vehicle lighting assembly having a fixed connector receptacle secured to a wiring board and configured for connection to a movable connector and a lockable cover.
  • the DD127599A1 concerns a fuse for multi-pole electrical connectors.
  • the object of the present invention is to provide an improved electrical plug connection whose robustness against mechanical stresses, in particular against mechanical stresses due to vibrations, is increased.
  • the invention relates to an electrical plug connection, comprising an electrical plug connector, an electrical mating connector that can be electrically and mechanically connected to the plug connector, a primary locking mechanism for locking the connection between the plug connector and the mating connector, and a clamping device.
  • the clamping device is designed to clamp or press the plug connector and the mating plug connector against each other in their connected state in addition to the locking by the primary locking.
  • the clamping device is designed to clamp the plug connector and the mating plug connector directly against each other in their connected state.
  • the connection between the plug connector and the mating plug connector is mechanically stabilized. This can prevent the contacts of the plug connector and the mating contacts of the mating plug connector from rubbing against each other as a result of mechanical stress, in particular as a result of vibrations. Abrasion on the contacts or mating contacts can therefore be avoided according to the invention, which means that there is no permanent increase in the transfer impedance of the plug connection. Furthermore, the service life of the plug connection is preferably increased.
  • the plug connection according to the invention is particularly advantageous when the installation space surrounding the plug connection is small and fastening to surrounding structures is not possible.
  • the plug connection can be mechanically stabilized even better by the direct clamping of the plug connector with the mating connector, since the forces are transmitted over short and direct paths directly between the plug connector and the mating connector compared to the known state of the art.
  • the clamping device has at least one clamping element which is designed to cooperate with the mating connector in a form-fitting manner for clamping the plug connector to the mating connector.
  • the clamping element can, for example, be designed to engage in a locking element of the plug connector and/or the mating plug connector in a form-fitting manner.
  • the clamping element engages behind a corresponding projection of a plug connector housing and/or a mating plug connector housing.
  • the clamping device has at least two clamping elements, each of which is designed to cooperate with the mating connector in a form-fitting manner for clamping the plug connector to the mating connector.
  • a third clamping element or even more clamping elements for example a fourth clamping element, a fifth clamping element, a sixth clamping element or even more clamping elements, can also be provided.
  • the clamping elements can preferably each be designed as separate components.
  • the clamping device has at least a first clamping leg and a second clamping leg.
  • a third clamping leg or even more clamping legs for example a fourth clamping leg, a fifth clamping leg, a sixth clamping leg or even more clamping legs, can also be provided.
  • the clamping leg or legs can each have or form one of the clamping elements at their first ends.
  • the clamping leg or legs can also form one of the clamping elements at each end, if necessary.
  • the clamping element and/or the clamping leg can, for example, have a recess, e.g. a groove or a recess, into which a locking element of the connector and/or the mating connector can engage in a form-fitting manner (for example a corresponding projection of a connector housing and/or a mating connector housing).
  • a recess e.g. a groove or a recess
  • a locking element of the connector and/or the mating connector can engage in a form-fitting manner (for example a corresponding projection of a connector housing and/or a mating connector housing).
  • the clamping element is particularly preferably designed as a clamping head at the first end of the clamping leg.
  • the clamping element can have a projection, for example, which a locking element of the plug connector and/or the mating plug connector can engage behind in a form-fitting manner (for example a locking hook or a corresponding projection of the plug connector housing and/or the mating plug connector housing).
  • clamping legs and/or clamping elements can be designed differently or identically.
  • the clamping legs are each designed as separate components or that the respective second ends of the clamping legs are connected to one another via a common connecting bracket.
  • leg or “clamping leg” in this case essentially serves to give the feature its name and in particular is not intended to indicate that two (or more) clamping legs are necessarily provided or that two or more clamping legs must necessarily be connected to one another (via a connecting bracket).
  • all clamping legs can be designed as independent or separate components. However, only one of the clamping legs or a part of the clamping legs can be designed separately from the remaining clamping legs, with the remaining clamping legs being designed as one piece.
  • several groups of clamping legs can be provided, which each form one or more one-piece clamping legs. For example, two clamping legs can each be formed in one piece.
  • clamping legs connected to one another or the one-piece clamping legs can preferably be connected to one another via the connecting bracket. In a preferred embodiment of the invention, all clamping legs are connected to one another via the common connecting bracket.
  • the connecting bracket can form a support surface for resting on the plug connector and/or on the mating plug connector in order to clamp the plug connector to the mating plug connector together with the clamping legs.
  • the first variant it can be provided, for example, that all clamping elements of the clamping legs lock into the mating connector and the connecting bracket rests on the connector at the same time. According to the first variant, it can also be provided, for example, that all clamping elements of the clamping legs lock into the connector and the connecting bracket rests on the mating connector at the same time. A mixed locking of clamping elements in the connector on the one hand and in the mating connector on the other hand can also be provided.
  • first clamping leg and the second clamping leg are arranged opposite one another along the connecting bracket in order to grip the plug connector and/or the mating plug connector like a pair of pliers.
  • first clamping leg and the second clamping leg as well as their clamping elements are identical.
  • the first clamping leg and the second clamping leg are particularly preferably designed and arranged to grip the plug connector and the mating plug connector together like a pair of pliers or in the manner of a clamp and to interact with the mating plug connector in a form-fitting manner, for example to lock them in place, using their clamping elements.
  • the connecting bracket can rest on the plug connector with its support surface. This alone can provide advantageous bracing between the plug connector and the mating plug connector. Alternatively or additionally, however, the bracing can also be carried out in another way, for example as described below with regard to the second variant of the invention.
  • the third clamping leg is arranged in relation to the two clamping legs lying opposite one another in such a way that the clamping elements of the clamping legs are positioned at the tips of a common triangle in a plan view in order to encompass the plug connector and/or the mating plug connector on three side surfaces.
  • the clamping device can preferably be designed in the form of a tripod.
  • the clamping device can clamp the connector to the mating connector using an advantageous 3-point bearing.
  • the connecting bracket can, for example, be T-shaped in a plan view, wherein the first clamping leg and the second clamping leg are arranged at the opposite ends of the T-shaped connecting bracket and the third clamping leg is arranged at the lower, third end of the T-shaped connecting bracket.
  • first clamping leg and the second clamping leg are designed and arranged to grip the plug connector and the mating plug connector together like a pair of pliers and to cooperate with the mating plug connector in a form-fitting manner with their clamping elements, for example to lock them, with the third clamping leg also interacting with the mating plug connector in a form-fitting manner with its clamping element, for example to lock them.
  • the clamping between the plug connector and the mating plug connector can be significantly improved by this "three-legged" design of the clamping device.
  • additional clamping legs can optionally be provided, for example a fourth clamping leg which is arranged opposite the third clamping leg or even additional clamping legs, for example several clamping legs which can engage on the same side of the connector or mating connector.
  • clamping legs can be connected to one another via a cross-shaped, common connecting bracket and can encompass the plug connector and the mating connector on four sides.
  • the cross-shaped connecting bracket can also be aligned in such a way that the clamping legs engage in the area of the edges connecting the sides of the plug connector and the mating connector.
  • two clamping legs can be connected via a common connecting bracket, in the manner of a clamp, whereby one, two or more "clamps" can then be used to clamp the connector and the mating connector against each other.
  • the clamping legs are arranged at the greatest possible distance from each other with a view to an optimized clamping effect.
  • the clamping device is preferably designed as a single piece, but can also be designed in multiple pieces if necessary. As already mentioned, all or some of the clamping legs can be designed as independent components. The connecting bracket connecting the clamping legs can also be designed from a separate component if necessary.
  • the clamping device can preferably be made of a plastic.
  • the clamping device can, for example, be manufactured as a plastic injection molded part in an injection molding process. However, it can also be provided that the clamping device is made of a metal or at least has metallic components.
  • a plug connection can be provided which is mechanically advantageously stabilized against mechanical loads, in particular vibrations, by a tension between the plug connector and the mating plug connector or between their respective housings.
  • the connector can have a connector housing.
  • the mating connector can have a corresponding mating connector housing.
  • the connector housing and/or the mating connector housing are preferably made of a plastic, particularly preferably of a plastic injection molded part.
  • the plug connector and/or the mating plug connector can have other, usual components of a plug connection, in particular contacts or corresponding mating contacts, an inner housing shell, a contact part carrier for receiving the contacts or mating contacts, support sleeves, press or crimp sleeves, outer conductor contact elements and/or means for electromagnetic shielding.
  • the clamping device is a component independent of the primary locking mechanism.
  • the clamping force between the connector and the mating connector can be designed to be particularly high, since the connector can still be closed by the user of the connector without excessive force due to the primary locking mechanism.
  • the smooth operation of the primary locking mechanism is therefore preferably not impaired by the clamping mechanism according to the invention.
  • clamping device can engage at particularly advantageous clamping positions independently of the primary locking mechanism.
  • the clamping device clamps the plug connection in several degrees of freedom in a force-locking and form-locking manner.
  • the clamping device enables the plug connection to have three rotational degrees of freedom and two or three translational degrees of freedom.
  • three clamping elements or clamping areas can be provided in order to mechanically clamp the clamping device in three rotational degrees of freedom and in two translational degrees of freedom.
  • the plug connection is clamped in all three rotational degrees of freedom and in all three translational degrees of freedom.
  • the mating connector has locking elements which are designed to form a positive connection with the clamping elements of the clamping device in order to clamp the connector to the mating connector.
  • the locking elements are preferably projections or locking hooks in a connector housing of the connector and/or a mating connector housing of the mating connector.
  • the projections or locking hooks can be designed to penetrate into corresponding recesses (for example grooves or recesses) of the clamping elements of the clamping legs or to engage behind the clamping elements - especially if the clamping elements are designed as clamping heads.
  • the locking elements are designed as recesses in the connector housing or mating connector housing, into which corresponding projections of the clamping elements of the clamping legs, for example the clamping heads, can penetrate.
  • the mating connector has a first locking element which is designed and arranged to form or lock a positive connection with a clamping element of the first clamping leg of the clamping device designed as a clamping head or clamping hook.
  • the mating connector can preferably have a second locking element which is designed and arranged to form or lock a positive connection with a clamping element designed as a clamping head or clamping hook of the second clamping leg of the clamping device.
  • the mating connector has a third locking element which is designed and arranged to form or lock a positive connection with a clamping element of the third clamping leg of the clamping device, which clamping element is designed as a clamping head or clamping hook.
  • the locking elements can also be formed on the connector.
  • additional locking elements of the connector and/or mating connector can also be provided.
  • the connector has support elements which are designed to absorb a clamping force introduced by the clamping elements in order to clamp the connector to the mating connector.
  • the support elements can, for example, form a contact surface for the clamping elements, in particular for the clamping heads, in order to introduce the clamping force.
  • one of the clamping elements is arranged between one of the locking elements and one of the support elements in order to introduce the clamping force.
  • the invention is particularly suitable in combination with clamping elements designed as clamping heads.
  • the clamping elements or the clamping heads can be arranged in a form-fitting manner between an associated locking element of the mating connector and an associated support element of the connector in order to clamp the connector to the mating connector.
  • the clamping element or the clamping head ultimately tends to drive the locking element and the support element further apart, which results in clamping of the plug connection.
  • At least the first clamping leg and the second clamping leg of the clamping device are partially or completely elastic in such a way that the clamping legs are spread apart against an elastic restoring force when the clamping legs engage around the plug connector and/or the mating plug connector.
  • the elastic restoring force can advantageously provide a supplementary force connection along at least one further translational degree of freedom.
  • the tension between the connector and the mating connector can thereby be further improved.
  • the clamping device or the individual clamping legs of the clamping device can be moved and/or pivoted at least starting from a pre-assembly position into a clamping position in which the clamping device or the clamping legs clamp the plug connector and the mating plug connector together.
  • the clamping device or the individual clamping legs are connected to the plug connector and/or the mating plug connector in a captive manner in the pre-assembly position.
  • the clamping device or the clamping legs can be connected to the connector, for example, along an assembly direction, preferably along a straight assembly direction, until at least the pre-assembly position is reached.
  • a further assembly movement can preferably be provided, for example a further linear movement and additionally a tilting/twisting of the clamping device or the clamping legs until the clamping device or the respective clamping leg has reached the clamping position.
  • the plug connector and/or the mating plug connector can have guide channels to guide the clamping device or a respective clamping leg until the pre-assembly position is reached and/or from the pre-assembly position further into the clamping position.
  • the guide channels can be designed in particular to guide the clamping legs of the clamping device.
  • the guide channels can be designed solely in the plug connector housing and/or in the mating plug connector housing, but can also be designed by gaps or distances between the plug connector housing and the mating plug connector housing when the plug connector is connected to the mating plug connector.
  • the clamping device or the individual clamping legs can first be fastened to the plug connector in the pre-assembly position.
  • the plug connection can then be connected to the mating connector in the usual way, for example by locking the primary locking mechanism. Finally, the clamping device or the clamping legs can be moved to the clamping position.
  • the plug connector has a locking element and the mating plug connector has a corresponding receptacle for the locking element in order to provide a supplementary positive locking for the plug connection when the plug connector is connected to the mating plug connector.
  • a conically shaped locking element of the plug connector or the plug connector housing can be particularly suitable, which can be inserted into a corresponding recess (e.g. a conical recess) of the mating plug connector or the mating plug connector housing - or vice versa.
  • the plug connection has a sealing element which is designed to seal the connection between the plug connector and the mating plug connector.
  • an elastic sealing element generally leads to a large mechanical play between the plug connector and the mating connector, which can be problematic with regard to the vibration resistance of the plug connection - especially if additional manufacturing tolerances are added. Accordingly, the invention is particularly advantageously suitable for use with a plug connection that has a sealing element.
  • the plug connection has a securing element which is designed to mechanically secure the primary locking mechanism in its locking state for the plug connection.
  • the locking element can ensure that the electrical connector and the electrical mating connector are held securely in their mated state, since movement of the primary locking mechanism to unlock the mating connector is blocked by the locking element.
  • This principle is sometimes also referred to as “housing locking” or “connector position assurance” (CPA).
  • CPA connector position assurance
  • the clamping device or at least one of the clamping legs can preferably be formed integrally with the securing element or be mechanically or functionally connected to the securing element.
  • the clamping device can not only tighten the plug connection but also simultaneously fulfil the function of a CPA. This may make it possible to save on a component of the plug connection.
  • the primary locking mechanism has a locking bracket in order to move the plug connection from a pre-locking position in which the plug connector is not or at least not completely connected to the mating plug connector into a locking position in which the plug connector is connected to the mating plug connector.
  • Such locking brackets have proven to be particularly suitable for use with plug connections for high-voltage technology.
  • the locking bracket preferably has two side arms connected via an actuating bracket.
  • the side arms can be connected to two opposite side surfaces of the connector so that they can rotate about an axis of rotation.
  • the side arms can preferably have a hole for receiving a pin protruding from the connector housing in order to form the axis of rotation.
  • the side arms can form a sliding gate control with the mating connector.
  • the side arms can preferably form a sliding gate of the sliding gate control, in particular by means of a corresponding slot or groove in which a respective pin-shaped sliding block of the mating connector housing is positively guided.
  • the primary locking device has a bayonet connection and/or a screw connection and/or a locking rocker and/or a locking slide and/or a locking connection in order to lock the plug connection starting from a pre-locking position in which the plug connector is not or at least not completely connected to the mating plug connector into a locking position in which the connector is connected to the mating connector.
  • the clamping device according to the invention can be suitable for use with a plug connection with any primary locking mechanism, but preferably for use with a plug connection with a locking bracket.
  • the plug connection has a further electrical connector which can be electrically and mechanically connected, in particular screwed, to the plug connector and/or to the mating connector.
  • the onward electrical connector can, for example, be a plug, a built-in plug, a socket, a coupling or an adapter.
  • the continuing connector can be mechanically stable connected, preferably firmly screwed, to the mating connector.
  • the plug connector, the mating plug connector and/or the further connector can be connected to an electrical cable or to a cable harness, in particular to a high-voltage cable.
  • the plug connector is particularly preferably designed as a cable plug connector.
  • the plug connector, the mating plug connector and/or the continuing connector can be connected to an electrical assembly, for example to an aggregate, to an electric motor, to a control unit, to a current and/or voltage converter or to a vehicle battery.
  • a frame part of the electrical assembly for example an outer housing of the electrical assembly, can run between the plug connector and the continuing connector, preferably between the mating connector and the continuing connector.
  • the continuing connector can thus particularly preferably be arranged within the electrical assembly and connected to the electrical components of the electrical assembly.
  • the mating connector is preferably arranged on the outer housing of the electrical assembly and is thus designed as a device plug of the electrical assembly.
  • the cross-sectional profile of the connector or the connector housing and/or the mating connector or the mating connector housing can be square, rectangular or cylindrical.
  • the invention can be suitable for use with a connector (housing) or mating connector (housing) with any cross-sectional profile.
  • the plug connection according to the invention can be used particularly advantageously within a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • vehicle describes any Means of transport, in particular vehicles on land, water or in the air, including spacecraft.
  • a particularly advantageous area of application is electromobility.
  • plug connection according to the invention is suitable for any application within the entire field of electrical engineering and is not limited to use in vehicle technology.
  • the values and parameters described here include deviations or fluctuations of ⁇ 10% or less, preferably ⁇ 5% or less, more preferably ⁇ 1% or less, and most preferably ⁇ 0.1% or less of the respective specified value or parameter, provided that these deviations are not excluded in the implementation of the invention in practice.
  • the specification of ranges by initial and final values also includes all those values and fractions that are included in the respective specified range, in particular the initial and final values and a respective mean value.
  • FIG. 1 shows an exemplary electrical plug connection 100 according to the prior art.
  • the plug connection 100 has an electrical connector 101 and an electrical mating connector 102 that can be electrically and mechanically connected to the connector 101.
  • the Plug connection 100 also has a primary locking mechanism 103 for locking the connection between the plug connector 101 and the mating plug connector 102.
  • the primary locking mechanism 103 is designed, for example, as a locking bracket in order to move the plug connection 100 from a pre-locking position in which the plug connector 101 is not or at least not completely connected to the mating plug connector 102, into a locking position in which the plug connector 101 is connected to the mating plug connector 102.
  • Figure 1 shows the locked state of the connector 100.
  • the primary locking mechanism 103 generally securely and firmly connects the connector 101 and the mating connector 102, it is usually not possible to provide a plug connection 100 that is sufficiently stabilized against vibrations using the primary locking mechanism 103 alone, in particular since the smooth operation of the primary locking mechanism 103 must be ensured for convenient operation of the plug connection 100.
  • the Figures 2 to 17 show an electrical plug connection 1 according to the invention in accordance with an exemplary embodiment of the invention.
  • the plug connection 1 has an electrical plug connector 2 and an electrical mating connector 3 that can be electrically and mechanically connected to the plug connector 2, as well as a primary locking mechanism 4 for locking the connection between the plug connector 2 and the mating connector 3.
  • the internal components e.g. the contacts and the mating contacts, etc.
  • the connector 2 and the mating connector 3 are hidden for ease of illustration; thus, basically only the connector housing and the mating connector housing of the connector 2 or mating connector 3 are shown.
  • the plug connection 1 has a clamping device 5 which is designed to clamp the plug connector 2 and the mating plug connector 3 against each other in their connected state in addition to the locking by the primary locking 4.
  • the clamping device 5 is a component that is independent of the primary locking 4.
  • the vibration resistance of the plug connection 1 can be increased, whereby abrasion on the contacts or mating contacts of the plug connector 2 or the mating plug connector 3 can be sufficiently avoided.
  • the electrical plug connection 1 shown is preferably designed for transmitting high currents at high voltages or as a high-voltage plug connection and is particularly advantageous for use in vehicles, for example in electric vehicles.
  • the plug connection 1 according to the invention can be suitable for any application or the clamping device 5 according to the invention can be suitable for use with any plug connection 1.
  • the plug connector types shown are to be understood as examples only.
  • the Figures 3 to 11 show the connector 1 in different views and individual representations.
  • the primary locking mechanism 4 of the plug connection 1 which is only shown as an example, is designed as a locking bracket with two side arms 7 connected via an actuating bracket 6 (see in particular the individual illustration in Figure 9 ).
  • the plug connection 1 can be moved from a pre-locking position (not shown in the figures) in which the plug connector 2 is not or at least not completely connected to the mating plug connector 3 into a locking position and optionally locked there.
  • the side arms 7 are connected to two opposite side surfaces of the connector 2 so that they can rotate about a rotation axis A.
  • the rotation axis A is formed by two pins 8 protruding laterally from the connector housing of the connector 2 (see in particular the Figures 2 and 7 ) which are accommodated in a corresponding bore 9 of the respective side arm 7.
  • the side arms 7 of the locking bracket also form a link control 10 with the mating connector 3 (see in particular Figure 3 ).
  • the link is formed in the side arms 7 by a corresponding longitudinal slot 11, in which a link block 12 of the mating connector 3 (see in particular the Figures 5 and 6 ) is positively guided.
  • the primary locking mechanism 4 can also be designed in a manner that differs from the exemplary embodiment and can, for example, have a bayonet connection, a screw connection, a locking rocker and/or a locking connection.
  • the locking bracket is merely a particularly preferred embodiment of the primary locking mechanism 4, which can be particularly suitable for high-voltage plug connections.
  • the Figures 10 and 11 show a clamping device 5 according to the invention in two perspective individual views.
  • the clamping device 5 has a first clamping leg 13, a second clamping leg 14 and a third clamping leg 15.
  • first clamping leg 13 and the second clamping leg 14 can be sufficient.
  • additional clamping legs can also be provided.
  • the clamping legs 13, 14, 15 are connected to one another at their respective second ends via a common connecting bracket 16.
  • the connecting bracket 16 is T-shaped in a plan view, with the first clamping leg 13 and the second clamping leg 14 being arranged at the opposite ends of the T-shaped connecting bracket 16 and the third clamping leg 15 being arranged at the lower, third end of the T-shaped connecting bracket 16.
  • the clamping legs 13, 14, 15 each have a clamping element 17, 17' which is designed to cooperate with the connector 2 or the mating connector 3 in a form-fitting manner to clamp the connector 2 to the mating connector 3.
  • the clamping elements 17 of the first two clamping legs 13, 14 are designed, for example, as clamping heads and the clamping element 17' of the third clamping leg 15 is designed, for example, as a clamping hook.
  • the first clamping leg 13 and the second clamping leg 14 are arranged opposite one another along the connecting bracket 16 in order to grip the connector 2 and the mating connector 3 like a pair of pliers (see in particular Figure 2 ).
  • the third clamping leg 15 is arranged in relation to the two clamping legs 13, 14 lying opposite one another in such a way that the clamping elements 17, 17' of all clamping legs 13, 14, 15 are positioned at the tips of a common triangle D in a plan view (in Figure 10 indicated by dashed lines) to encompass the connector 2 or the mating connector 3 on three sides, which also fits well in Figure 2 is recognizable.
  • the clamping device 5 is ultimately able to clamp the plug connection 1 in a force-locking and form-locking manner in several degrees of freedom.
  • the three clamping legs 13, 14, 15 with the respective clamping elements 17, 17' already enable clamping in three rotational degrees of freedom and two translational degrees of freedom.
  • the mating connector 3 has a first locking element 18 and a second locking element 19 (see in particular the Figures 2 , 5 and 6 ), which cooperate with the clamping element 17 of the first clamping leg 13 and with the clamping element 17 of the second clamping leg 14 in a form-fitting manner, in that the locking elements 18, 19 engage behind the respective clamping head or the respective clamping element 17.
  • the Figures 3 and the in Figure 12 enlarged detail of the positive connection of the clamping element 17 of the first clamping leg 13, designed as a clamping head, with the first locking element 18 of the mating connector 3.
  • the first clamping leg 13 (and also the second clamping leg 14) has, for example, a recess or a recess behind the clamping head 17, into which a corresponding projection of the corresponding locking element 18, 19 can snap into place.
  • the clamping device 5 clamps the plug connector 2 with the mating plug connector 3 in combination with the connecting bracket 16.
  • the connecting bracket 16 can rest with a support surface on the top of the plug connector 2.
  • the clamping can also be carried out independently of (or in addition to) the clamping by the connecting bracket 16.
  • the connector 2 can have support elements 20, 21, 22 which are designed to absorb a clamping force introduced by the clamping elements 17, 17' for clamping the connector 2 to the mating connector 3.
  • the clamping element 17 of the first clamping leg 13 is used to introduce the Tension force between the first locking element 18 and a first support element 20 (see in particular Figure 2 ) and the clamping element 17 of the second clamping leg 14 are arranged between the second locking element 19 and a second support element 21 to introduce the clamping force.
  • the first support element 20 and the second support element 21 are each approximately L-shaped.
  • the two support elements 20, 21 form a contact surface for the clamping elements 17 or for the clamping heads.
  • the clamping elements 17 can thereby advantageously press against the associated support elements 20, 21.
  • the clamping elements 17 or the clamping heads are each arranged in a form-fitting manner between the locking element 18, 19 of the mating connector 3 assigned to them and a support element 20, 21 of the connector 2 assigned to them to clamp the plug connector 2 to the mating connector 3.
  • the clamping element 17 or the clamping head ultimately tends to drive the associated locking element 18, 19 and the support element 20, 21 further apart, which results in a tensioning of the plug connection 1.
  • the mating connector 3 also has a third locking element 23 (cf. Figure 5 ) which is designed to cooperate with the clamping element 17' of the third clamping leg 15 in a form-fitting manner.
  • the locking of the third locking element 23 with the clamping element 17' of the third clamping leg 15 is particularly well shown in the partial section of the Figure 15 which is along section line XV of the Figure 4
  • the clamping element 17' of the third clamping leg 15 is designed as a clamping hook, for example.
  • the clamping element 17' of the third clamping leg 15 is arranged between the third locking element 23 and a third support element 22 to introduce the clamping force (see in particular Figure 15 ).
  • the third support element 22 forms a contact surface for the clamping element 17'.
  • the clamping element 17' can thereby advantageously press against the third support element 22, resulting in the clamping of the plug connector 2 with the mating plug connector.
  • At least the first clamping leg 13 and the second clamping leg 14 of the clamping device 5 are partially or completely elastic in such a way that the clamping legs 13, 14 are resilient against an elastic restoring force F (cf. Figures 2 and 10 ) are spread apart when the clamping legs 13, 14 engage around the connector 2 and the mating connector 3.
  • the plug connector 2 has a locking element 24 (cf. Figures 8 and 14 ) and the mating connector 3 has a corresponding receptacle 25 for the locking element 24 (cf. Figures 6 and 14 ).
  • the connection of the locking element 24 with the receptacle 25 is particularly well illustrated by the section along the section line XIV of the Figure 3 in Figure 14 shown.
  • the clamping device 5 is designed to be movable at least starting from a pre-assembly position (in the Figures 13 and 16 shown) into a clamping position (see for example Figure 12 and 15 ) is displaceable and/or pivotable, in which the clamping device 5 clamps the connector 2 and the mating connector 3 together.
  • An exemplary sequence of movements for moving the clamping device 5 from the pre-assembly position to the clamping position is shown in the Figures 13 and 16 indicated by corresponding arrows.
  • the clamping device 5 is securely connected to the connector 2 in the pre-assembly position.
  • the plug connection 1 can also have a securing element 26 (also known as a “housing lock” or “Connector Position Assurance, CPA”), which is designed to mechanically secure the primary latch 4 in its state in which it latches the plug connection 1.
  • a securing element 26 also known as a "housing lock” or “Connector Position Assurance, CPA”
  • the clamping device 5 is designed as one piece with the securing element 26 or is at least mechanically and/or functionally connected to the securing element 26.
  • the clamping device 5 can thus take over the function of the securing element 26 as well as the bracing of the plug connection 1.
  • a corresponding securing element 26 is shown in broken lines in an exemplary, schematic manner in Figure 2 indicated.
  • the plug connector 2 with the pre-assembled clamping device 5 is plugged together with the mating plug connector 3, after which the primary locking mechanism 4 is subsequently locked.
  • the optional securing element 26 can be moved into its securing position to secure the primary locking mechanism 4 and/or the clamping device 5 can be moved into its clamping position.
  • the plug connection 1 can preferably have a sealing element (not shown in more detail in the figures) in order to seal the connection between the plug connector 2 and the mating plug connector 3.
  • the clamping device 5 according to the invention can be particularly advantageous for use with a plug connection 1 having a sealing element, since such a plug connection 1 can generally be particularly susceptible to mechanical stress.
  • FIG 17 shows an example of an advantageous use of the plug connection 1 according to the invention.
  • the plug connection 1 is shown in its closed, secured and clamped state.
  • the connector 2 is connected to an electrical cable 27 or a cable harness.
  • the mating connector 3 is connected to a further electrical connector 28 and is screwed to the further connector 28 for example.
  • the corresponding screws 29 are shown in Figure 17 indicated.
  • a frame part or an outer housing 30 of an electrical assembly 31 is provided between the mating connector 3 and the continuing connector 28.
  • the continuing connector 28 is thus arranged on the inner wall of the outer housing 30 of the electrical assembly 31.
  • the electrical assembly 31 can be, for example, a unit, an electric motor, a control unit, a current or voltage converter, a vehicle battery or another electrical assembly.
  • corresponding lines 32 can run to the electrical parts or components of the electrical assembly 31.
  • the mating connector 3 can also be connected directly to an electrical cable 27 or another electrical component.
  • the connector 2 can also be connected to a further connector 28.
  • FIG 18 a perspective individual representation of a clamping device 5 according to the invention with three clamping legs 13, 14, 15 is shown, each of which is designed as a separate component.
  • a clamping of the plug connection 1 according to the invention can thus also be advantageously realized by using clamping legs 13, 14, 15 that are independent of one another, in particular if the clamping elements 17, 17' are inserted between one of the locking elements 18, 19, 23 and one of the support elements 20, 21, 22 in order to introduce the clamping force.
  • FIG 19 shows, by way of example, a perspective individual representation of a further clamping device 5 according to the invention with two clamping legs 13, 14 connected via a common connecting bracket 16 in the manner of a clamp and with a further, separate clamping leg 15.
  • clamping elements 17, 17' are used independently of a clamping leg 13, 14, 15. This is shown in the perspective individual illustration in Figure 20 shown as an example for the two clamping elements 17.
  • the clamping elements 17 can be inserted between one of the locking elements 18, 19 and one of the support elements 20, 21 to introduce the clamping force.
  • the clamping element 17' can also be used without a clamping leg 15; the Figure 20 is intended to merely illustrate a further variant of the invention by way of example.
  • Figures 21 and 22 a further embodiment of a clamping device 5 according to the invention.
  • the functional principle is shown only in detail based on the representation of a single clamping leg 13, 14 together with a part of the plug connector 2 and the mating plug connector 3.
  • Figure 21 shows the clamping device 5 or the clamping leg 13, 14 in its pre-assembly position and Figure 22 in its clamping position.
  • the clamping leg 13, 14 has according to the embodiment of the Figures 21 and 22 has a corresponding clamping element 17 at each of its ends.
  • the clamping element 17 can interact with the locking element 18, 19 of the mating connector 3 in a form-fitting manner in the clamping position.
  • the connector 2 also has corresponding locking elements 18, 19.
  • the clamping leg 13, 14 can be moved along the Figures 21 and 22 marked axis of rotation starting from the pre-assembly position into the clamping position.
  • the clamping leg 13, 14 can be mounted so as to be rotatable along the axis of rotation on the connector 2 or on the mating connector 3, but this is not absolutely necessary.
  • FIG 17 shows an example of an advantageous use of the plug connection 1 according to the invention.
  • the plug connection 1 is shown in its closed, secured and clamped state.
  • the connector 2 is connected to an electrical cable 27 or a cable harness.
  • the mating connector 3 is connected to a further electrical connector 28 and is screwed to the further connector 28 for example.
  • the corresponding screws 29 are shown in Figure 17 indicated.
  • a frame part or an outer housing 30 of an electrical assembly 31 is provided between the mating connector 3 and the continuing connector 28.
  • the continuing connector 28 is thus arranged on the inner wall of the outer housing 30 of the electrical assembly 31.
  • the electrical assembly 31 can be, for example, a unit, an electric motor, a control unit, a current or voltage converter, a vehicle battery or another electrical assembly.
  • corresponding lines 32 can run to the electrical parts or components of the electrical assembly 31.
  • the mating connector 3 can also be connected directly to an electrical cable 27 or another electrical component.
  • the connector 2 can also be connected to a further connector 28.
  • FIG 18 a perspective individual representation of a clamping device 5 according to the invention with three clamping legs 13, 14, 15 is shown, each of which is designed as a separate component.
  • a clamping of the plug connection 1 according to the invention can thus also be advantageously realized by using clamping legs 13, 14, 15 that are independent of one another, in particular if the clamping elements 17, 17' are inserted between one of the locking elements 18, 19, 23 and one of the support elements 20, 21, 22 in order to introduce the clamping force.
  • FIG 19 shows, by way of example, a perspective individual representation of a further clamping device 5 according to the invention with two clamping legs 13, 14 connected via a common connecting bracket 16 in the manner of a clamp and with a further, separate clamping leg 15.
  • clamping elements 17, 17' are used independently of a clamping leg 13, 14, 15. This is shown in the perspective individual illustration in Figure 20 shown as an example for the two clamping elements 17.
  • the clamping elements 17 can be inserted between one of the locking elements 18, 19 and one of the support elements 20, 21 to introduce the clamping force.
  • the Clamping element 17' can be used without a clamping leg 15; the Figure 20 is intended to merely illustrate a further variant of the invention by way of example.
  • Figures 21 and 22 a further embodiment of a clamping device 5 according to the invention.
  • the functional principle is shown only in detail based on the representation of a single clamping leg 13, 14 together with a part of the plug connector 2 and the mating plug connector 3.
  • Figure 21 shows the clamping device 5 or the clamping leg 13, 14 in its pre-assembly position and Figure 22 in its clamping position.
  • the clamping leg 13, 14 has according to the embodiment of the Figures 21 and 22 has a corresponding clamping element 17 at each of its ends.
  • the clamping element 17 can interact with the locking element 18, 19 of the mating connector 3 in a form-fitting manner in the clamping position.
  • the connector 2 also has corresponding locking elements 18, 19.
  • the clamping leg 13, 14 can be moved along the Figures 21 and 22 marked axis of rotation starting from the pre-assembly position into the clamping position.
  • the clamping leg 13, 14 can be mounted so as to be rotatable along the axis of rotation on the connector 2 or on the mating connector 3, but this is not absolutely necessary.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder, einen elektrischen Gegensteckverbinder, eine Primärverrastung und eine Klemmeinrichtung.
  • Eine gattungsgemäße Klemmeinrichtung ist aus der EP 3 028 349 B1 bekannt.
  • Aus der Elektrotechnik ist eine Vielzahl von elektrischen Steckverbindern bekannt. Elektrischen Steckverbinder dienen bekanntermaßen dazu, elektrische Versorgungssignale und/oder Datensignale an korrespondierende Gegensteckverbinder zu übertragen. Bei einem elektrischen Steckverbinder bzw. einem elektrischen Gegensteckverbinder kann es sich um einen Stecker, einen Einbaustecker, eine Buchse, eine Kupplung oder einen Adapter handeln. Die im Rahmen der Erfindung verwendete Bezeichnung "Steckverbinder" bzw. "Gegensteckverbinder" steht stellvertretend für alle Varianten.
  • Bekanntermaßen vermögen sich Schwingungen bzw. Vibrationen über die mit den Steckverbindern verbundenen Komponenten, beispielsweise Kabel, auf die Steckverbindung zu übertragen. Durch die auf die Steckverbindung übertragenen Vibrationen kann es schließlich zu einem Abrieb der Kontakte des Steckverbinders und der Gegenkontakte des Gegensteckverbinders kommen, wodurch die Transferimpedanz der Steckverbindung erhöht und die Lebensdauer der Steckverbindung verringert werden kann. Es besteht damit ein Bedarf an Steckverbindungen, die eine hohe Vibrationsfestigkeit aufweisen.
  • Insbesondere an Steckverbinder für die Kraftfahrzeugindustrie werden hohe Anforderungen bezüglich Robustheit und Sicherheit gestellt. So muss eine Steckverbindung für die Kraftfahrzeugindustrie mitunter besonders hohen mechanische Belastungen standhalten sowie definiert geschlossen bleiben. Es muss gewährleistet sein, dass die elektrische Verbindung nicht unbeabsichtigt, beispielsweise während des Betriebs eines Fahrzeugs, getrennt wird. Ferner müssen die Steckverbinder auch in verunreinigten, feuchten und/oder chemisch aggressiven Umgebungen eine einwandfreie Übertragung von elektrischer Leistung und/oder Daten gewährleisten.
  • Insbesondere beim autonomen Betrieb von Fahrzeugen und für Assistenzsysteme ist die Gewährleistung der Sicherheit vorrangig.
  • Besondere Anforderungen an elektrische Steckverbinder werden insbesondere auch im Hochvoltbereich gestellt. Hochvoltsteckverbinder werden im Fahrzeugbereich vor allem bei Elektro- und/oder Hybridfahrzeugen eingesetzt, um eine Fahrzeugbatterie mit Ladestrom zu versorgen oder um die gespeicherte Energie aus der Batterie zu entnehmen und dem elektrischen Antrieb zuzuführen. Die elektrische Steckverbindung muss dabei dauerhaft und sicher ein Eindringen von Feuchtigkeit und Verunreinigungen verhindern und eine einwandfreie Übertragung hoher Ströme bei vorzugsweise geringer Transferimpedanz gewährleisten.
  • Hinzu kommt, dass gerade bei Elektrofahrzeugen ergänzend zu den üblichen Belastungen durch Stra-ßenunebenheiten besonders kritische Vibrationen aufgrund von Schwebungserscheinungen auftreten können, die aus der nicht exakten Drehzahlsynchronisierung der Elektromotoren resultieren. Im Falle eines Hybridfahrzeugs können außerdem weitere Vibrationen durch den Verbrennungsmotor hinzukommen.
  • Zur Unterdrückung der negativen Effekte der mechanischen Schwingungen wird in der gattungsgemäßen EP 3 028 349 B1 vorgeschlagen, einen Kabelbaumstecker relativ zu einer Schnittstellenbuchse eines Aggregats bzw. eines Elektromotors mechanisch zu stabilisieren. Hierzu wird der Stecker zusätzlich zu dessen primärer Fixierung an der Buchse noch durch ein zweites Fixiermittel an dem Außengehäuse des Aggregats oder Elektromotors selbst festgelegt, an dem auch die Buchse befestigt ist. Die Vibrationen des Aggregats oder Elektromotors wirken somit im besten Fall gleichermaßen auf den Stecker und die Buchse ein, weshalb eine Relativbewegung zwischen dem Stecker und der Buchse in der Regel nicht mehr stattfindet.
  • Die in der EP 3 028 349 B1 vorgeschlagene Lösung vermag die Relativbewegung zwischen dem Stecker und der Buchse in der Praxis allerdings nicht vollständig und gegebenenfalls auch nicht ausreichend zu unterdrücken. Außerdem muss zunächst einmal überhaupt die Möglichkeit gegeben sein, den Stecker an der die Buchse ausbildenden Struktur zu befestigen - in der Regel ist der Bauraum insbesondere in Elektrofahrzeugen stark begrenzt.
  • Zum weiteren technischen Hintergrund sei noch auf die folgenden Druckschriften verwiesen: Die US 10,454,214 B1 betrifft eine Fahrzeugbeleuchtungsbaugruppe, die eine feststehende Steckeraufnahme aufweist, die an einer Verdrahtungsplatte befestigt und zum Verbinden mit einem beweglichen Stecker und einer verschließbaren Abdeckung konfiguriert ist. Die DD 127 599 A1 betrifft eine Sicherung für mehrpolige elektrische Steckverbindungen.
  • In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte elektrische Steckverbindung bereitzustellen, deren Robustheit gegenüber mechanischen Belastungen, insbesondere gegenüber mechanischen Belastungen durch Vibrationen, erhöht ist.
  • Hinsichtlich der elektrischen Steckverbindung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder, einen mit dem Steckverbinder elektrisch und mechanisch verbindbaren elektrischen Gegensteckverbinder, eine Primärverrastung zur Verrastung der Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder, und eine Klemmeinrichtung.
  • Erfindungsgemäß ist die Klemmeinrichtung ausgebildet, um den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder in ihrem verbundenen Zustand ergänzend zu der Verrastung durch die Primärverrastung gegeneinander zu verspannen bzw. zu verpressen.
  • Vorzugsweise ist die Klemmeinrichtung ausgebildet, um den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder in ihrem verbundenen Zustand unmittelbar gegeneinander zu verspannen.
  • Dadurch, dass der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder gegeneinander verspannt bzw. verpresst werden, wird die Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder mechanisch stabilisiert. Hierdurch kann verhindert werden, dass die Kontakte des Steckverbinders und die Gegenkontakte des Gegensteckverbinders infolge mechanischer Belastung, insbesondere infolge von Vibrationen, aneinander reiben. Ein Abrieb an den Kontakten bzw. Gegenkontakten kann folglich erfindungsgemäß vermieden werden, wodurch es zu keiner bleibenden Erhöhung der Transferimpedanz der Steckverbindung kommt. Ferner ist die Lebensdauer der Steckverbindung vorzugsweise erhöht.
  • Da im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik der elektrische Steckverbinder nicht mit der den Gegensteckverbinder aufweisenden Baugruppe, beispielsweise einem Aggregat/Elektromotor, sondern hingegen unmittelbar mit dem Gegensteckverbinder verspannt wird, eignet sich die erfindungsgemäße Steckverbindung insbesondere auch vorteilhaft, wenn der die Steckverbindung umgebende Bauraum gering ist und eine Befestigung an umgebenden Strukturen nicht möglich ist.
  • Ferner kann die Steckverbindung durch die unmittelbare Verspannung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder noch besser mechanisch stabilisiert sein, da die Kräfte verglichen mit dem bekannten Stand der Technik auf kurzen und direkten Wegen unmittelbar zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder geleitet werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Klemmeinrichtung zumindest ein Klemmelement aufweist das ausgebildet ist, um zur Verspannung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder formschlüssig mit dem Gegensteckverbinder zusammenzuwirken.
  • Das Klemmelement kann beispielsweise ausgebildet sein, um in ein Rastelement des Steckverbinders und/oder des Gegensteckverbinders formschlüssig einzugreifen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Klemmelement einen korrespondierenden Vorsprung eines Steckverbindergehäuses und/oder eines Gegensteckverbindergehäuses hintergreift.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Klemmeinrichtung zumindest zwei Klemmelemente aufweist, die jeweils ausgebildet sind, um zur Verspannung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder formschlüssig mit dem Gegensteckverbinder zusammenzuwirken. Vorzugsweise kann außerdem ein drittes Klemmelement oder können sogar noch mehr Klemmelemente, beispielsweise ein viertes Klemmelement, ein fünftes Klemmelement, ein sechstes Klemmelement oder noch mehr Klemmelemente vorgesehen sein.
  • Die Klemmelemente können vorzugsweise jeweils als separate Bauteile ausgebildet sein.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Klemmeinrichtung zumindest einen ersten Klemmschenkel und einen zweiten Klemmschenkel aufweist. Vorzugsweise kann außerdem ein dritter Klemmschenkel oder können sogar noch mehr Klemmschenkel, beispielsweise ein vierter Klemmschenkel, ein fünfter Klemmschenkel, ein sechster Klemmschenkel oder noch mehr Klemmschenkel vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise kann der Klemmschenkel oder können die Klemmschenkel an deren ersten Enden jeweils eines der Klemmelemente aufweisen oder ausbilden.
  • Der Klemmschenkel oder die Klemmschenkel können gegebenenfalls auch an beiden Enden jeweils eines der Klemmelemente ausbilden.
  • Das Klemmelement und/oder der Klemmschenkel kann beispielsweise einen Rücksprung, z. B. eine Nut oder eine Ausnehmung aufweisen, in den ein Rastelement des Steckverbinders und/oder des Gegensteckverbinders formschlüssig einzugreifen vermag (beispielsweise ein korrespondierender Vorsprung eines Steckverbindergehäuses und/oder eines Gegensteckverbindergehäuses).
  • Besonders bevorzugt ist das Klemmelement an dem ersten Ende des Klemmschenkels allerdings als Klemmköpfchen ausgebildet. Das Klemmelement kann hierzu beispielsweise einen Vorsprung aufweisen, den ein Rastelement des Steckverbinders und/oder des Gegensteckverbinders formschlüssig zu hintergreifen vermag (beispielsweise ein Rasthaken oder ein korrespondierender Vorsprung des Steckverbindergehäuses und/oder des Gegensteckverbindergehäuses).
  • Die Klemmschenkel und/oder Klemmelemente können jeweils unterschiedlich oder identisch ausgebildet sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Klemmschenkel jeweils als separate Bauteile ausgebildet sind oder dass die jeweiligen zweiten Enden der Klemmschenkel über einen gemeinsamen Verbindungsbügel miteinander verbunden sind.
  • Es sei erwähnt, dass der Begriff "Schenkel" bzw. "Klemmschenkel" vorliegend im Wesentlichen der Namensgebung des Merkmals dienen und insbesondere nicht andeuten soll, dass unbedingt zwei (oder mehr) Klemmschenkel vorgesehen sind oder dass zwei oder mehr Klemmschenkel unbedingt (über einen Verbindungsbügel) miteinander verbunden sein müssen.
  • Beispielsweise können alle Klemmschenkel als voneinander unabhängige bzw. separate Bauteile ausgebildet sein. Es kann aber auch nur einer der Klemmschenkel oder ein Teil der Klemmschenkel separat von den restlichen Klemmschenkeln ausgebildet sein, wobei die restlichen Klemmschenkel einteilig ausgebildet sind. Es können außerdem auch mehrere Gruppen von Klemmschenkeln vorgesehen sein, die jeweils einen oder mehrere einteilige Klemmschenkel ausbilden. Beispielsweise können jeweils zwei Klemmschenkel einteilig ausgebildet sein.
  • Die miteinander verbundenen Klemmschenkel bzw. die einteiligen Klemmschenkel können vorzugsweise über den Verbindungsbügel miteinander verbunden sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle Klemmschenkel über den gemeinsamen Verbindungsbügel miteinander verbunden.
  • Optional kann der Verbindungsbügel gemäß einer ersten Variante der Erfindung eine Auflagefläche zur Auflage auf dem Steckverbinder und/oder auf dem Gegensteckverbinder ausbilden, um zusammen mit den Klemmschenkeln die Verspannung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder zu bewirken.
  • Es kann gemäß der ersten Variante beispielsweise vorgesehen sein, dass alle Klemmelemente der Klemmschenkel mit dem Gegensteckverbinder verrasten und der Verbindungsbügel gleichzeitig auf dem Steckverbinder aufliegt. Es kann gemäß der ersten Variante beispielsweise auch vorgesehen sein, dass alle Klemmelemente der Klemmschenkel mit dem Steckverbinder verrasten und der Verbindungsbügel gleichzeitig auf dem Gegensteckverbinder aufliegt. Auch eine gemischte Verrastung von Klemmelementen in dem Steckverbinder einerseits und in dem Gegensteckverbinder andererseits kann vorgesehen sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Klemmschenkel und der zweite Klemmschenkel entlang des Verbindungsbügels einander gegenüberliegend angeordnet sind, um den Steckverbinder und/oder den Gegensteckverbinder zangenartig zu umgreifen.
  • Vorzugsweise sind der erste Klemmschenkel und der zweite Klemmschenkel sowie deren Klemmelemente identisch ausgebildet.
  • Besonders bevorzugt sind der erste Klemmschenkel und der zweite Klemmschenkel ausgebildet und angeordnet, um den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder gemeinsam zangenartig oder in der Art einer Klammer zu umgreifen und mit ihren Klemmelementen mit dem Gegensteckverbinder formschlüssig zusammenzuwirken, beispielsweise zu verrasten. Gemäß der ersten Variante der Erfindung kann dabei der Verbindungsbügel mit seiner Auflagefläche auf dem Steckverbinder aufliegen. Bereits hierdurch kann eine vorteilhafte Verspannung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Verspannung allerdings auch auf andere Weise erfolgen, beispielsweise wie nachfolgend bezüglich der zweiten Variante der Erfindung beschrieben.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der dritte Klemmschenkel derart zu den einander gegenüberliegenden beiden Klemmschenkeln angeordnet ist, dass die Klemmelemente der Klemmschenkel in einer Draufsicht an den Spitzen eines gemeinsamen Dreiecks positioniert sind, um den Steckverbinder und/oder den Gegensteckverbinder an drei Seitenflächen zu umgreifen.
  • Die Klemmeinrichtung kann vorzugsweise in der Art eines Dreibeins ausgebildet sein. Die Klemmeinrichtung kann den Steckverbinder durch eine vorteilhafte 3-Punkt-Lagerung mit dem Gegensteckverbinder verspannen.
  • Der Verbindungsbügel kann beispielsweise in einer Draufsicht T-förmig ausgebildet sein, wobei der erste Klemmschenkel und der zweite Klemmschenkel an den gegenüberliegenden Enden des T-förmigen Verbindungsbügels und der dritte Klemmschenkel an dem unteren, dritten Ende des T-förmigen Verbindungsbügels angeordnet sind.
  • Besonders bevorzugt kann schließlich vorgesehen sein, dass der erste Klemmschenkel und der zweite Klemmschenkel ausgebildet und angeordnet sind, um den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder gemeinsam zangenartig zu umgreifen und mit ihren Klemmelementen mit dem Gegensteckverbinder formschlüssig zusammenzuwirken, beispielsweise zu verrasten, wobei der dritte Klemmschenkel mit seinem Klemmelement ebenfalls mit dem Gegensteckverbinder formschlüssig zusammenwirkt, beispielsweise verrastet ist. Die Verspannung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder kann durch diese "dreibeinige" Ausgestaltung der Klemmeinrichtung noch deutlich verbessert sein.
  • Wie bereits erwähnt können optional auch noch weitere Klemmschenkel vorgesehen sein, beispielsweise ein vierter Klemmschenkel, der dem dritten Klemmschenkel gegenüberliegend angeordnet ist oder auch noch weitere Klemmschenkel, beispielsweise auch mehrere Klemmschenkel, die auf derselben Seite des Steckverbinders bzw. Gegensteckverbinders anzugreifen vermögen.
  • Beispielsweise können vier Klemmschenkel über einen kreuzförmigen, gemeinsamen Verbindungsbügel miteinander verbunden sein und den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder an vier Seiten umgreifen. Der kreuzförmige Verbindungsbügel kann dabei auch derart ausgerichtet sein, dass die Klemmschenkel jeweils im Bereich der die Seiten des Steckverbinders bzw. Gegensteckverbinders verbindenden Kanten angreifen.
  • Es können außerdem auch jeweils zwei Klemmschenkel über einen gemeinsamen Verbindungsbügel verbunden sein, in der Art einer Klammer, wobei dann eine, zwei oder mehr "Klammern" verwendet werden können, um den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder gegeneinander zu verspannen.
  • Vorzugsweise sind die Klemmschenkel im Hinblick auf eine optimierte Klemmwirkung im größtmöglichen Abstand zueinander angeordnet.
  • Die Klemmeinrichtung ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, kann gegebenenfalls aber auch mehrstückig ausgebildet sein. Wie bereits erwähnt können beispielsweise alle oder ein Teil der Klemmschenkel als unabhängige Bauteile ausgebildet sein. Auch der die Klemmschenkel verbindende Verbindungsbügel kann gegebenenfalls aus einem separaten Bauteil ausgebildet sein.
  • Die Klemmeinrichtung kann vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt sein. Die Klemmeinrichtung kann beispielsweise im Rahmen eines Spritzgießverfahrens als Kunststoffspritzgussteil gefertigt sein. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Klemmeinrichtung aus einem Metall ausgebildet ist oder zumindest metallische Komponenten aufweist.
  • In vorteilhafter Weise kann eine Steckverbindung bereitgestellt werden, die durch eine Verspannung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder bzw. zwischen deren jeweiligen Gehäusen mechanisch vorteilhaft gegenüber mechanischen Belastungen, insbesondere Vibrationen, stabilisiert ist.
  • Durch die zusätzliche Verspannung der Steckverbindung an günstigen Positionen können Kräfte und Momente zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder direkter übertragen werden. Hierdurch können relative Bewegungen zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder unterdrückt und damit auch die Belastung der Kontakte während der Verwendung der Steckverbindung (insbesondere sogenannter Schwingungsverschleiß, "Fretting") verringert werden.
  • In vorteilhafter Weise kann ein mechanisches Spiel zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder durch die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung reduziert werden.
  • Der Steckverbinder kann ein Steckverbindergehäuse aufweisen. Der Gegensteckverbinder kann ein korrespondierendes Gegensteckverbindergehäuse aufweisen. Das Steckverbindergehäuse und/oder das Gegensteckverbindergehäuse sind vorzugsweise aus einem Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem Kunststoffspritzgussteil ausgebildet.
  • Der Steckverbinder und/oder der Gegensteckverbinder kann bzw. können weitere, übliche Komponenten einer Steckverbindung aufweisen, insbesondere Kontakte bzw. korrespondierende Gegenkontakte, eine innere Gehäuseschale, einen Kontaktteileträger zur Aufnahme der Kontakte bzw. Gegenkontakte, Stützhülsen, Press- bzw. Crimphülsen, Außenleiterkontaktelemente und/oder Mittel zur elektromagnetischen Schirmung.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Klemmeinrichtung ein von der Primärverrastung unabhängiges Bauteil ist.
  • Insbesondere wenn die Klemmeinrichtung von der Primärverrastung unabhängig ist kann die Spannkraft zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder besonders hoch ausgelegt werden, da die Steckverbindung durch die Primärverrastung nach wie vor von einem Benutzer der Steckverbindung ohne übermäßigen Kraftaufwand geschlossen werden kann. Die Leichtgängigkeit der Primärverrastung wird somit durch die erfindungsgemäße Verspannung vorzugsweise nicht beeinträchtigt.
  • Ferner kann die Klemmeinrichtung unabhängig von der Primärverrastung an besonders vorteilhaften Klemmpositionen angreifen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Klemmeinrichtung die Steckverbindung in mehreren Freiheitsgraden kraftschlüssig und formschlüssig verspannt. Vorzugsweise verspannt 8 die Klemmeinrichtung die Steckverbindung in drei Rotationsfreiheitsgraden und in zwei oder drei Translationsfreiheitsgraden.
  • Vorzugsweise können drei Klemmelemente bzw. Klemmbereiche vorgesehen sein, um die Klemmeinrichtung in drei Rotationsfreiheitsgraden und in zwei Translationsfreiheitsgraden mechanisch zu verspannen. Besonders bevorzugt wird die Steckverbindung in allen drei Rotationsfreiheitsgraden und in allen drei Translationsfreiheitsgraden verspannt.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Gegensteckverbinder Rastelemente aufweist die ausgebildet sind, um zur Verspannung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder einen Formschluss mit den Klemmelementen der Klemmeinrichtung einzugehen.
  • Bei den Rastelementen handelt es sich vorzugsweise um Vorsprünge oder Rasthaken in einem Steckverbindergehäuse des Steckverbinders und/oder einem Gegensteckverbindergehäuse des Gegensteckverbinders. Die Vorsprünge bzw. Rasthaken können ausgebildet sein, um in korrespondierende Rücksprünge (beispielsweise Nuten oder Ausnehmungen) der Klemmelemente der Klemmschenkel einzudringen oder um die Klemmelemente zu hintergreifen - insbesondere wenn die Klemmelemente als Klemmköpfchen ausgebildet sind.
  • Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Rastelemente als Rücksprünge in dem Steckverbindergehäuse bzw. Gegensteckverbindergehäuse ausgebildet sind, in die korrespondierende Vorsprünge der Klemmelemente der Klemmschenkel, beispielsweise die Klemmköpfchen, einzudringen vermögen. Besonders bevorzugt weist der Gegensteckverbinder ein erstes Rast-element auf das ausgebildet und angeordnet ist, um mit einem als Klemmköpfchen oder Klemmhaken ausgebildeten Klemmelement des ersten Klemmschenkels der Klemmeinrichtung einen Formschluss auszubilden bzw. zu verrasten.
  • Ferner kann der Gegensteckverbinder vorzugsweise ein zweites Rast-element aufweisen das ausgebildet und angeordnet ist, um mit einem als Klemmköpfchen oder Klemmhaken ausgebildeten Klemmelement des zweiten Klemmschenkels der Klemmeinrichtung einen Formschluss auszubilden bzw. zu verrasten.
  • Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Gegensteckverbinder ein drittes Rastelement aufweist das ausgebildet und angeordnet ist, um mit einem als Klemmköpfchen oder Klemmhaken ausgebildeten Klemmelement des dritten Klemmschenkels der Klemmeinrichtung einen Formschluss auszubilden bzw. zu verrasten.
  • Die Rastelemente können zusätzlich auch an dem Steckverbinder ausgebildet sein. Optional können außerdem auch noch weitere Rastelemente des Steckverbinders und/oder Gegensteckverbinders vorgesehen sein.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Steckverbinder Stützelemente aufweist die ausgebildet sind, um zur Verspannung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder eine durch die Klemmelemente eingeleitete Spannkraft aufzunehmen.
  • Die Stützelemente können beispielsweise eine Anlagefläche für die Klemmelemente ausbilden, insbesondere für die Klemmköpfchen, um die Spannkraft einzuleiten.
  • Die Klemmelemente können hierdurch vorteilhaft gegen die Stützelemente drücken.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jeweils eines der Klemmelemente zur Einleitung der Spannkraft zwischen einem der Rastelemente und einem der Stützelemente angeordnet ist.
  • Die Erfindung eignet sich insbesondere in Kombination mit als Klemmköpfchen ausgebildeten Klemmelementen. Die Klemmelemente bzw. die Klemmköpfchen können zur Verspannung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder jeweils formschlüssig zwischen einem zugeordneten Rastelement des Gegensteckverbinders und einem zugeordneten Stützelement des Steckverbinders angeordnet sein. Durch eine geeignete Dimensionierung der Abstände und Geometrien strebt das Klemmelement bzw. das Klemmköpfchen schließlich dazu, das Rastelement und das Stützelement weiter auseinanderzutreiben, was in einer Verspannung der Steckverbindung resultiert.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest der erste Klemmschenkel und der zweite Klemmschenkel der Klemmeinrichtung teilweise oder vollständig elastisch ausgebildet sind derart, dass die Klemmschenkel entgegen einer elastischen Rückstellkraft aufgespreizt sind, wenn die Klemmschenkel den Steckverbinder und/oder den Gegensteckverbinder umgreifen.
  • Durch die elastische Rückstellkraft kann in vorteilhafter Weise ein ergänzender Kraftschluss entlang zumindest eines weiteren Translationsfreiheitsgrades bereitgestellt werden. Die Verspannung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder kann hierdurch weiter verbessert sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Klemmeinrichtung oder die einzelnen Klemmschenkel der Klemmeinrichtung zumindest ausgehend von einer Vormontageposition in eine Verspannposition verschiebbar und/oder verschwenkbar ist bzw. sind, in der die Klemmeinrichtung bzw. die Klemmschenkel den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder miteinander verspannen. Vorzugsweise ist die Klemmeinrichtung oder sind die einzelnen Klemmschenkel in der Vormontageposition verliersicher mit dem Steckverbinder und/oder mit dem Gegensteckverbinder verbunden.
  • Die Klemmeinrichtung kann bzw. die Klemmschenkel können beispielsweise entlang einer Montagerichtung, vorzugsweise entlang einer geradlinigen Montagerichtung, mit dem Steckverbinder bis zum Erreichen zumindest der Vormontageposition verbindbar sein. Ausgehend von der Vormontageposition kann vorzugsweise eine weiterführende Montagebewegung vorgesehen sein, beispielsweise eine weitere geradlinige Bewegung und ergänzend eine Verkippen/Verdrehen der Klemmeinrichtung oder der Klemmschenkel, bis die Klemmeinrichtung bzw. der jeweilige Klemmschenkel die Verspannposition erreicht hat.
  • Der Steckverbinder und/oder der Gegensteckverbinder kann bzw. können Führungskanäle aufweisen, um die Klemmeinrichtung bzw. einen jeweiligen Klemmschenkel bis zum Erreichen der Vormontageposition und/oder ausgehend von der Vormontageposition weiter in die Verspannposition zu führen. Die Führungskanäle können insbesondere ausgebildet sein, um die Klemmschenkel der Klemmeinrichtung zu führen. Die Führungskanäle können einzig in dem Steckverbindergehäuse und/oder in dem Gegensteckverbindergehäuse ausgebildet sein, können allerdings auch durch Lücken bzw. Abstände zwischen dem Steckverbindergehäuse und dem Gegensteckverbindergehäuse ausgebildet sein, wenn der Steckverbinder mit dem Gegensteckverbinder verbunden ist.
  • Zum Schließen der Steckverbindung kann vorgesehen sein, zunächst die Klemmeinrichtung oder die einzelnen Klemmschenkel in der Vormontageposition an dem Steckverbinder zu befestigen. Anschließend kann die Steckverbindung mit dem Gegensteckverbinder auf übliche Weise verbunden werden, beispielsweise durch Verrasten der Primärverrastung. Schließlich kann die Klemmeinrichtung bzw. können die Klemmschenkel in die Verspannposition verbracht werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Steckverbinder ein Riegelelement und der Gegensteckverbinder eine korrespondierende Aufnahme für das Riegelelement aufweist, um einen ergänzenden Formschluss für die Steckverbindung bereitzustellen, wenn der Steckverbinder mit dem Gegensteckverbinder verbunden ist.
  • Zum Verklemmen der Steckverbindung entlang eines dritten translatorischen Freiheitsgrads kann sich insbesondere ein konisch ausgeformtes Riegelelement des Steckverbinders bzw. des Steckverbindergehäuses eignen, das in eine korrespondierende Ausnehmung (z. B. eine konische Ausnehmung) des Gegensteckverbinders bzw. des Gegensteckverbindergehäuses einführbar ist - oder umgekehrt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steckverbindung ein Dichtelement aufweist das ausgebildet ist, um die Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder abzudichten.
  • Ein Dichtelement kann insbesondere von Vorteil sein, um die Steckverbindung vor Umwelteinflüssen, insbesondere Staub, Schmutz und Flüssigkeiten, abzudichten. Vorzugsweise ist ein elastisches Dichtelement vorgesehen, beispielsweise eine Gummidichtung.
  • Insbesondere ein elastisches Dichtelement führt in der Regel zu einem großen mechanischen Spiel zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder, was im Hinblick auf die Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung problematisch sein kann - vor allem wenn zusätzliche Fertigungstoleranzen hinzukommen. Demnach eignet sich die Erfindung zur Verwendung mit einer Steckverbindung, die ein Dichtelement aufweist, besonders vorteilhaft.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steckverbindung ein Sicherungselement aufweist das ausgebildet ist, um die Primärverrastung in ihrem die Steckverbindung verrastenden Zustand mechanisch zu sichern.
  • Durch das Sicherungselement kann sichergestellt sein, dass der elektrische Steckverbinder und der elektrische Gegensteckverbinder sicher in ihrem zusammengesteckten Zustand gehalten werden, da eine Bewegung der Primärverrastung zum Entriegeln des Gegensteckverbinders durch das Sicherungselement blockiert wird. Dieses Prinzip wird mitunter auch als "Gehäuseverriegelung" oder "Connector Position Assurance" (CPA) bezeichnet. Die Funktionsweise einer CPA ist grundsätzlich ausreichend bekannt, weshalb auf die technischen Details vorliegend nicht weiter eingegangen wird.
  • Die Klemmeinrichtung oder zumindest einer der Klemmschenkel kann vorzugsweise einstückig mit dem Sicherungselement ausgebildet oder mit dem Sicherungselement mechanisch oder funktionell verbunden sein.
  • In vorteilhafter Weise kann die Klemmeinrichtung neben dem Verspannen der Steckverbindung somit gleichzeitig auch die Funktion einer CPA erfüllen. Hierdurch kann gegebenenfalls ein Bauteil der Steckverbindung eingespart werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Primärverrastung einen Arretierbügel aufweist, um die Steckverbindung ausgehend von einer Vorraststellung, in der der Steckverbinder nicht oder zumindest nicht vollständig mit dem Gegensteckverbinder verbunden ist, in eine Verriegelungsstellung zu verbringen, in der der Steckverbinder mit dem Gegensteckverbinder verbunden ist.
  • Derartige Arretierbügel haben sich insbesondere zur Verwendung mit Steckverbindungen für die Hochvolttechnik als besonders geeignet herausgestellt.
  • Der Arretierbügel weist vorzugsweise zwei über einen Betätigungsbügel verbundene Seitenarme auf. Die Seitenarme können um eine Drehachse drehbar mit zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Steckverbinders verbunden sein. Die Seitenarme können hierzu vorzugsweise eine Bohrung zur Aufnahme eines aus dem Steckverbindergehäuse herausragenden Stifts aufweisen, um die Drehachse auszubilden.
  • Die Seitenarme können mit dem Gegensteckverbinder eine Kulissensteuerung ausbilden. Die Seitenarme können hierzu vorzugsweise eine Kulisse der Kulissensteuerung ausbilden, insbesondere durch einen entsprechenden Schlitz oder eine Nut, in der ein jeweiliger stiftförmiger Kulissenstein des Gegensteckverbindergehäuses zwangsgeführt wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Primärverrastung eine Bajonettverbindung und/oder eine Schraubverbindung und/oder eine Rastwippe und/oder einen Arretierschieber und/oder eine Rastverbindung aufweist, um die Steckverbindung ausgehend von einer Vorraststellung, in der der Steckverbinder nicht oder zumindest nicht vollständig mit dem Gegensteckverbinder verbunden ist, in eine Verriegelungsstellung zu verbringen, in der der Steckverbinder mit dem Gegensteckverbinder verbunden ist.
  • Grundsätzlich kommt es auf den Aufbau der Primärverrastung nicht unbedingt an. Die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung kann sich zur Verwendung mit einer Steckverbindung mit beliebiger Primärverrastung, bevorzugt allerdings zur Verwendung mit einer Steckverbindung mit einem Arretierbügel, eignen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steckverbindung einen weiterführenden elektrischen Verbinder aufweist, der mit dem Steckverbinder und/oder mit dem Gegensteckverbinder elektrisch und mechanisch verbindbar, insbesondere verschraubbar, ist.
  • Bei dem weiterführenden elektrischen Verbinder kann es sich beispielsweise wiederum um einen Stecker, um einen Einbaustecker, um eine Buchse, um eine Kupplung oder um einen Adapter handeln.
  • Der weiterführende Verbinder kann insbesondere mit dem Gegensteckverbinder mechanisch stabil verbunden, vorzugsweise fest verschraubt sein.
  • Der Steckverbinder, der Gegensteckverbinder und/oder der weiterführende Verbinder können an einem elektrischen Kabel oder an einem Kabelstrang, insbesondere an einer Hochvoltleitung, angeschlossen sein. Besonders bevorzug ist der Steckverbinder als Kabelsteckverbinder ausgebildet.
  • Der Steckverbinder, der Gegensteckverbinder und/oder der weiterführende Verbinder (vorzugsweise der Gegensteckverbinder und/oder der weiterführende Verbinder) können an einer elektrischen Baugruppe, beispielsweise an einem Aggregat, an einem Elektromotor, an einem Steuergerät, an einem Strom- und/oder Spannungswandler oder an einer Fahrzeugbatterie, angeschlossen sein.
  • Zwischen dem Steckverbinder und dem weiterführenden Verbinder, vorzugsweise zwischen dem Gegensteckverbinder und dem weiterführenden Verbinder, kann ein Rahmenteil der elektrischen Baugruppe verlaufen, beispielsweise ein Außengehäuse der elektrischen Baugruppe. Der weiterführende Verbinder kann somit besonders bevorzugt innerhalb der elektrischen Baugruppe angeordnet sein und an die elektrischen Komponenten der elektrischen Baugruppe angeschlossen sein. Der Gegensteckverbinder ist vorzugsweise an dem Außengehäuse der elektrischen Baugruppe angeordnet und somit als Gerätestecker der elektrischen Baugruppe ausgebildet.
  • Das Querschnittsprofil des Steckverbinders bzw. des Steckverbindergehäuses und/oder des Gegensteckverbinders bzw. des Gegensteckverbindergehäuses kann quadratisch, rechteckig oder zylindrisch ausgebildet sein. Grundsätzlich kann sich die Erfindung zur Verwendung mit einem Steckverbinder(gehäuse) bzw. Gegensteckverbinder(gehäuse) mit beliebigem Querschnittsprofil eignen.
  • Die erfindungsgemäße Steckverbindung kann besonders vorteilhaft innerhalb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, verwendet werden. Der Begriff "Fahrzeug" beschreibt dabei jegliches Fortbewegungsmittel, insbesondere Fahrzeuge zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, eingeschlossen auch Raumfahrzeuge.
  • Ein besonders vorteilhaftes Einsatzgebiet ist die Elektromobilität.
  • Die erfindungsgemäße Steckverbindung eignet sich allerdings für beliebige Anwendungen innerhalb der gesamten Elektrotechnik und ist nicht auf den Einsatz in der Fahrzeugtechnik beschränkt zu verstehen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
  • In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielswiese ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
  • Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
  • Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1% oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1% oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.
  • Sofern im Rahmen der Erfindung von einem "Formschluss" gesprochen wird, so sei an dieser Stelle betont, dass hierunter nicht unbedingt ein vollständiger Formschluss bezüglich aller Freiheitsgrade oder Raumrichtungen gemeint sein muss sondern bereits ein Formschluss entlang eines Freiheitsgrades oder einer Raumrichtung ausreichend sein kann.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch:
    • Figur 1
    eine perspektivische Darstellung einer elektrischen Steckverbindung mit einem Steckverbinder, einem Gegensteckverbinder und einer Primärverrastung gemäß dem Stand der Technik;
    Figur 2
    eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung mit einem Steckverbinder, einem Gegensteckverbinder, einer Primärverrastung und einer Klemmeinrichtung;
    Figur 3
    eine Seitenansicht der Steckverbindung der Figur 2;
    Figur 4
    eine Draufsicht auf die Steckverbindung der Figur 2;
    Figur 5
    eine perspektivische Einzeldarstellung des Gegensteckverbinders der Steckverbindung der Figur 2;
    Figur 6
    eine weitere perspektivische Einzeldarstellung des Gegensteckverbinders der Steckverbindung der Figur 2;
    Figur 7
    eine perspektivische Einzeldarstellung des Steckverbinders der Steckverbindung der Figur 2;
    Figur 8
    eine weitere perspektivische Einzeldarstellung des Steckverbinders der Steckverbindung der Figur 2;
    Figur 9
    eine perspektivische Einzeldarstellung der Primärverrastung der Steckverbindung der Figur 2;
    Figur 10
    eine perspektivische Einzeldarstellung der erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung der Steckverbindung der Figur 2;
    Figur 11
    eine weitere perspektivische Einzeldarstellung der erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung der Steckverbindung der Figur 2;
    Figur 12
    eine Detailansicht des Ausschnitts XII der Figur 3 zur Darstellung der Verspannposition der Klemmeinrichtung, in der die Klemmelemente des ersten Klemmschenkels und des zweiten Klemmschenkels mit dem ersten Rastelement und mit dem zweiten Rastelement des Gegensteckverbinders formschlüssig verbunden sind;
    Figur 13
    eine der Detailansicht der Figur 12 entsprechende Darstellung mit der Klemmeinrichtung in ihrer Vormontageposition;
    Figur 14
    eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie XIV der Figur 3 zur Darstellung eines Riegelelements des Steckverbinders und einer korrespondierenden Aufnahme des Gegensteckverbinders für einen ergänzenden Formschluss;
    Figur 15
    eine teilweise geschnittene Darstellung entlang der Schnittlinie XV der Figur 4 zu Darstellung der Verspannposition der Klemmeinrichtung, in der das Klemmelement des dritten Klemmschenkels mit dem dritten Rastelement des Gegensteckverbinders formschlüssig verbunden ist;
    Figur 16
    einen Ausschnitt auf das Rastelement des Steckverbinders und das Klemmelement des dritten Klemmschenkels mit der Klemmeinrichtung in der Vormontageposition;
    Figur 17
    die Steckverbindung der Figur 2 mit einem weiterführenden elektrischen Verbinder, einem elektrischen Kabel und einer elektrischen Baugruppe;
    Figur 18
    eine perspektivische Einzeldarstellung einer erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung mit Klemmschenkeln, die jeweils als separate Bauteile ausgebildet sind;
    Figur 19
    eine perspektivische Einzeldarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung mit zwei über einen gemeinsamen Verbindungsbügel verbundenen Klemmschenkeln in der Art einer Klammer und mit einem weiteren, separaten Klemmschenkel;
    Figur 20
    eine perspektivische Einzeldarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung mit einem Klemmschenkel und zwei separaten Klemmelementen;
    Figur 21
    eine weitere erfindungsgemäße Klemmeinrichtung mit einem Klemmschenkel, der an seinen beiden Enden jeweils ein Klemmelement aufweist in einer Vormontageposition; und
    Figur 22
    die Klemmeinrichtung der Figur 21 in der Verspannposition.
  • Figur 1 zeigt eine beispielhafte elektrische Steckverbindung 100 gemäß dem Stand der Technik. Die Steckverbindung 100 weist einen elektrischen Steckverbinder 101 und einen mit dem Steckverbinder 101 elektrisch und mechanisch verbindbaren elektrischen Gegensteckverbinder 102 auf. Die Steckverbindung 100 weist außerdem eine Primärverrastung 103 zur Verrastung der Verbindung zwischen dem Steckverbinder 101 und dem Gegensteckverbinder 102 auf.
  • Die Primärverrastung 103 ist beispielhaft als Arretierbügel ausgebildet, um die Steckverbindung 100 ausgehend von einer Vorraststellung, in der der Steckverbinder 101 nicht oder zumindest nicht vollständig mit dem Gegensteckverbinder 102 verbunden ist, in eine Verriegelungsstellung zu verbringen, in der der Steckverbinder 101 mit dem Gegensteckverbinder 102 verbunden ist. Figur 1 zeigt den verriegelten Zustand der Steckverbindung 100.
  • Bei der Verwendung der Steckverbindung 100 können mitunter mechanische Belastungen, insbesondere Vibrationen auftreten, die über die an den Steckverbinder 101 oder an den Gegensteckverbinder 102 angeschlossene Komponenten, beispielsweise Kabel oder elektrische Baugruppen, auf den Steckverbinder 101 und den Gegensteckverbinder 102 übertragen werden. Hierdurch kann es schließlich zu einem Abrieb der Kontakte des Steckverbinders 101 und der Gegenkontakte des Gegensteckverbinders 102 kommen, was sich negativ auf die Transferimpedanz und auf die Lebensdauer der Steckverbindung 100 auswirken kann.
  • Obwohl die Primärverrastung 103 den Steckverbinder 101 und den Gegensteckverbinder 102 in der Regel sicher und auch fest miteinander verbindet, lässt sich einzig über die Primärverrastung 103 zumeist keine ausreichend gegen Vibrationen stabilisierte Steckverbindung 100 bereitstellen, insbesondere da die Leichtgängigkeit der Primärverrastung 103 für eine komfortable Bedienung der Steckverbindung 100 gewährleistet bleiben muss.
  • Die Figuren 2 bis 17 zeigen eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung 1 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Steckverbindung 1 weist einen elektrischen Steckverbinder 2 sowie einen mit dem Steckverbinder 2 elektrisch und mechanisch verbindbaren elektrischen Gegensteckverbinder 3 sowie eine Primärverrastung 4 zur Verrastung der Verbindung zwischen dem Steckverbinder 2 und dem Gegensteckverbinder 3 auf. In den Figuren 2 bis 17 sind die inneren Komponenten (beispielsweise die Kontakte und die Gegenkontakte etc.) des Steckverbinders 2 und des Gegensteckverbinders 3 zur einfacheren Darstellung ausgeblendet; somit sind grundsätzlich nur das Steckverbindergehäuse und das Gegensteckverbindergehäuse des Steckverbinders 2 bzw. Gegensteckverbinders 3 dargestellt.
  • Ergänzend weist die erfindungsgemäße Steckverbindung 1 eine Klemmeinrichtung 5 auf die ausgebildet ist, um den Steckverbinder 2 und den Gegensteckverbinder 3 in ihrem verbundenen Zustand ergänzend zu der Verrastung durch die Primärverrastung 4 gegeneinander zu verspannen. Bei der Klemmeinrichtung 5 handelt es sich um ein von der Primärverrastung 4 unabhängiges Bauteil.
  • Durch Verwendung der Klemmeinrichtung 5 kann die Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung 1 erhöht werden, wodurch ein Abrieb an den Kontakten bzw. Gegenkontakten des Steckverbinders 2 bzw. des Gegensteckverbinders 3 ausreichend vermieden werden kann.
  • Die in den Figuren 2 bis 19 dargestellte elektrische Steckverbindung 1 ist vorzugsweise zur Übertragung von hohen Strömen bei hohen Spannungen bzw. als Hochvoltsteckverbindung ausgebildet und eignet sich insbesondere vorteilhaft zur Verwendung in Fahrzeugen, beispielsweise in Elektrofahrzeugen. Grundsätzlich kann sich die erfindungsgemäße Steckverbindung 1 allerdings für beliebige Anwendungen bzw. die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung 5 zur Verwendung mit einer beliebigen Steckverbindung 1 eignen. Die dargestellten Steckverbindertypen sind lediglich beispielhaft zu verstehen.
  • Die Figuren 3 bis 11 zeigen die Steckverbindung 1 in verschiedenen Ansichten und Einzeldarstellungen.
  • Die nur beispielhaft dargestellte Primärverrastung 4 der Steckverbindung 1 ist als Arretierbügel mit zwei über einen Betätigungsbügel 6 verbundenen Seitenarmen 7 ausgebildet (vgl. insbesondere die Einzeldarstellung in Figur 9). Mittels des Arretierbügels bzw. der Primärverrastung 4 kann die Steckverbindung 1 ausgehend von einer in den Figuren nicht gezeigten Vorraststellung, in der der Steckverbinder 2 nicht oder zumindest nicht vollständig mit dem Gegensteckverbinder 3 verbunden ist, in eine Verriegelungsstellung verbracht und dort optional verrastet werden.
  • Die Seitenarme 7 sind um eine Drehachse A drehbar mit zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Steckverbinders 2 verbunden. Die Drehachse A wird durch zwei seitlich aus dem Steckverbindergehäuse des Steckverbinders 2 herausragende Stifte 8 (vgl. insbesondere die Figuren 2 und 7) gebildet, die in einer korrespondierenden Bohrung 9 des jeweiligen Seitenarms 7 aufgenommen sind. Die Seitenarme 7 des Arretierbügels bilden außerdem mit dem Gegensteckverbinder 3 eine Kulissensteuerung 10 aus (vgl. insbesondere Figur 3). Die Kulisse ist in den Seitenarmen 7 durch einen entsprechenden Längsschlitz 11 gebildet, in dem ein Kulissenstein 12 des Gegensteckverbinders 3 (vgl. insbesondere die Figuren 5 und 6) zwangsgeführt ist.
  • Grundsätzlich kann die Primärverrastung 4 auch in einer von dem Ausführungsbeispiel abweichenden Art ausgebildet sein und beispielsweise eine Bajonettverbindung, eine Schraubverbindung, eine Rastwippe und/oder eine Rastverbindung aufweisen. Bei dem Arretierbügel handelt es sich lediglich um eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Primärverrastung 4, die sich insbesondere für Hochvoltsteckverbindungen gut eignen kann.
  • Die Figuren 10 und 11 zeigen eine erfindungsgemäße Klemmeinrichtung 5 in zwei perspektivischen Einzeldarstellungen. Die Klemmeinrichtung 5 weist einen ersten Klemmschenkel 13, einen zweiten Klemmschenkel 14 und einen dritten Klemmschenkel 15 auf. Grundsätzlich können in einer vereinfachten Ausführung der Erfindung auch bereits der erste Klemmschenkel 13 und der zweite Klemmschenkel 14 ausreichend sein. Optional können auch noch weitere Klemmschenkel vorgesehen sein.
  • Die Klemmschenkel 13, 14, 15 sind mit ihren jeweiligen zweiten Enden über einen gemeinsamen Verbindungsbügel 16 miteinander verbunden. Der Verbindungsbügel 16 ist in einer Draufsicht T-förmig ausgebildet, wobei der erste Klemmschenkel 13 und der zweite Klemmschenkel 14 an den gegenüberliegenden Enden des T-förmigen Verbindungsbügels 16 und der dritte Klemmschenkel 15 an dem unteren, dritten Ende des T-förmigen Verbindungsbügels 16 angeordnet sind.
  • An ihren ersten Enden weisen die Klemmschenkel 13, 14, 15 jeweils ein Klemmelement 17, 17' auf das ausgebildet ist, um zur Verspannung des Steckverbinders 2 mit dem Gegensteckverbinder 3 formschlüssig mit dem Steckverbinder 2 bzw. mit dem Gegensteckverbinder 3 zusammenzuwirken. Die Klemmelemente 17 der ersten beiden Klemmschenkel 13, 14 sind beispielhaft als Klemmköpfchen und das Klemmelement 17' des dritten Klemmschenkels 15 beispielhaft als Klemmhaken ausgebildet.
  • Der erste Klemmschenkel 13 und der zweite Klemmschenkel 14 sind entlang des Verbindungsbügels 16 einander gegenüberliegend angeordnet, um den Steckverbinder 2 und den Gegensteckverbinder 3 zangenartig zu umgreifen (vgl. insbesondere Figur 2). Der dritte Klemmschenkel 15 ist derart zu den aneinander gegenüberliegenden beiden Klemmschenkeln 13, 14 angeordnet, dass die Klemmelemente 17, 17' aller Klemmschenkel 13, 14, 15 in einer Draufsicht an den Spitzen eines gemeinsamen Dreiecks D positioniert sind (in Figur 10 strichliniert angedeutet), um den Steckverbinder 2 bzw. den Gegensteckverbinder 3 an drei Seitenflächen zu umgreifen, was ebenfalls gut in Figur 2 erkennbar ist.
  • Die Klemmeinrichtung 5 vermag die Steckverbindung 1 schließlich in mehreren Freiheitsgraden kraftschlüssig und formschlüssig zu verspannen. Bereits aufgrund der drei Klemmschenkel 13, 14, 15 mit den jeweiligen Klemmelementen 17, 17' ist eine Verspannung in drei Rotationsfreiheitsgraden und zwei Translationsfreiheitsgraden möglich.
  • Zur Verspannung der Steckverbindung 1 weist der Gegensteckverbinder 3 ein erstes Rastelement 18 und ein zweites Rastelement 19 auf (vgl. insbesondere die Figuren 2, 5 und 6), die entsprechend mit dem Klemmelement 17 des ersten Klemmschenkels 13 und mit dem Klemmelement 17 des zweiten Klemmschenkels 14 formschlüssig zusammenwirken, indem die Rastelemente 18, 19 das jeweilige Klemmköpfchen bzw. das jeweilige Klemmelement 17 hintergreifen. Beispielhaft zeigen die Figuren 3 und der in Figur 12 vergrößerte Ausschnitt die formschlüssige Verbindung des als Klemmköpfchen ausgebildeten Klemmelements 17 des ersten Klemmschenkels 13 mit dem ersten Rastelement 18 des Gegensteckverbinders 3. Der erste Klemmschenkel 13 (und auch der zweite Klemmschenkel 14) weist beispielhaft einen Rücksprung bzw. eine Ausnehmung hinter dem Klemmköpfchen 17 auf, in die ein korrespondierender Vorsprung des korrespondierenden Rastelements 18, 19 einzurasten vermag.
  • Es kann gemäß einer ersten Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Klemmeinrichtung 5 den Steckverbinder 2 mit dem Gegensteckverbinder 3 in Kombination mit dem Verbindungsbügel 16 verspannt. Der Verbindungsbügel 16 kann hierzu mit einer Auflagefläche auf der Oberseite des Steckverbinders 2 aufliegen.
  • Die Verspannung kann allerdings auch unabhängig von (oder zusätzlich zu) der Verspannung durch den Verbindungsbügel 16 erfolgen. Zur Verspannung kann beispielsweise gemäß einer bevorzugten, in den Ausführungsbeispielen gezeigten, zweiten Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass der Steckverbinder 2 Stützelemente 20, 21, 22 aufweist die ausgebildet sind, um zur Verspannung des Steckverbinders 2 mit dem Gegensteckverbinder 3 eine durch die Klemmelemente 17, 17' eingeleitete Spannkraft aufzunehmen. Dabei ist das Klemmelement 17 des ersten Klemmschenkels 13 zur Einleitung der Spannkraft zwischen dem ersten Rastelement 18 und einem ersten Stützelement 20 angeordnet (vgl. insbesondere Figur 2) und das Klemmelement 17 des zweiten Klemmschenkels 14 zur Einleitung der Spannkraft zwischen dem zweiten Rastelement 19 und einem zweiten Stützelement 21 angeordnet. Das erste Stützelement 20 und das zweite Stützelement 21 sind dabei jeweils annähernd L-förmig ausgebildet. Die beiden Stützelemente 20, 21 bilden eine Anlagefläche für die Klemmelemente 17 bzw. für die Klemmköpfchen aus. Die Klemmelemente 17 können hierdurch vorteilhaft gegen die zugeordneten Stützelemente 20, 21 drücken. Die Klemmelemente 17 bzw. die Klemmköpfchen sind zur Verspannung des Steckverbinders 2 mit dem Gegensteckverbinder 3 jeweils formschlüssig zwischen dem ihnen zugeordneten Rastelement 18, 19 des Gegensteckverbinders 3 und einem ihnen zugeordneten Stützelement 20, 21 des Steckverbinders 2 angeordnet. Durch eine geeignete Dimensionierung der Abstände und Geometrien strebt das Klemmelement 17 bzw. das Klemmköpfchen schließlich dazu, das zugeordnete Rastelement 18, 19 und das Stützelement 20, 21 weiter auseinanderzutreiben, was in einer Verspannung der Steckverbindung 1 resultiert.
  • Um die Verspannung noch zu verbessern weist der Gegensteckverbinder 3 außerdem ein drittes Rastelement 23 auf (vgl. Figur 5) das ausgebildet ist, um mit dem Klemmelement 17' des dritten Klemmschenkels 15 formschlüssig zusammenzuwirken. Die Verrastung des dritten Rastelements 23 mit dem Klemmelement 17' des dritten Klemmschenkels 15 ist besonders gut in dem Teilschnitt der Figur 15 dargestellt, der entlang Schnittlinie XV der Figur 4 verläuft. Das Klemmelement 17' des dritten Klemmschenkels 15 ist beispielhaft als Klemmhaken ausgebildet. Das Klemmelement 17' des dritten Klemmschenkels 15 ist zur Einleitung der Spannkraft zwischen dem dritten Rastelement 23 und einem dritten Stützelement 22 angeordnet (vgl. insbesondere Figur 15). Das dritte Stützelement 22 bildet eine Anlagefläche für das Klemmelement 17' aus. Das Klemmelement 17' kann hierdurch vorteilhaft gegen das dritte Stützelement 22 drücken, woraus die Verspannung des Steckverbinders 2 mit dem Gegensteckverbinder resultiert.
  • Optional kann vorgesehen sein, dass zumindest der erste Klemmschenkel 13 und der zweite Klemmschenkel 14 der Klemmeinrichtung 5 teilweise oder vollständig elastisch ausgebildet sind derart, dass die Klemmschenkel 13, 14 entgegen einer elastischen Rückstellkraft F (vgl. Figuren 2 und 10) aufgespreizt sind, wenn die Klemmschenkel 13, 14 den Steckverbinder 2 und den Gegensteckverbinder 3 umgreifen.
  • Für einen ergänzenden Formschluss für die Steckverbindung 1 kann außerdem vorgesehen sein, dass der Steckverbinder 2 ein Riegelelement 24 (vgl. Figuren 8 und 14) und der Gegensteckverbinder 3 eine korrespondierende Aufnahme 25 für das Riegelelement 24 (vgl. Figuren 6 und 14) aufweist. Die Verbindung des Riegelelements 24 mit der Aufnahme 25 ist besonders gut anhand des Schnitts entlang der Schnittlinie XIV der Figur 3 in Figur 14 dargestellt.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Klemmeinrichtung 5 zumindest ausgehend von einer Vormontageposition (in den Figuren 13 und 16 dargestellt) in eine Verspannposition (vgl. beispielsweise Figur 12 und 15) verschiebbar und/oder verschwenkbar ist, in der die Klemmeinrichtung 5 den Steckverbinder 2 und den Gegensteckverbinder 3 miteinander verspannt. Eine beispielhafte Bewegungsabfolge zur Bewegung der Klemmeinrichtung 5 ausgehend von der Vormontageposition in die Verspannposition ist in den Figuren 13 und 16 durch entsprechende Pfeile angedeutet. Vorzugsweise ist die Klemmeinrichtung 5 in der Vormontageposition verliersicher mit dem Steckverbinder 2 verbunden.
  • Optional kann die Steckverbindung 1 außerdem ein Sicherungselement 26 aufweisen (auch als "Gehäuseverriegelung" oder "Connector Position Assurance, CPA" bekannt), das ausgebildet ist, um die Primärverrastung 4 in ihrem die Steckverbindung 1 verrastenden Zustand mechanisch zu sichern. Besonders bevorzugt ist die Klemmeinrichtung 5 einstückig mit dem Sicherungselement 26 ausgebildet oder zumindest mechanisch und/oder funktionell mit dem Sicherungselement 26 verbunden. Vorzugsweise vermag die Klemmeinrichtung 5 damit gleichermaßen die Funktion des Sicherungselements 26 als auch die Verspannung der Steckverbindung 1 zu übernehmen. Ein entsprechendes Sicherungselement 26 ist auf beispielhafte, schematische Weise strichliniert in Figur 2 angedeutet.
  • Zur Verbindung des Steckverbinders 2 mit dem Gegensteckverbinder 3 kann vorgesehen sein, dass der Steckverbinder 2 mit der vormontierten Klemmeinrichtung 5 mit dem Gegensteckverbinder 3 zusammengesteckt wird, wonach anschließend die Primärverrastung 4 verrastet wird. Schließlich kann das optionale Sicherungselement 26 in seine Sicherungsposition zur Sicherung der Primärverrastung 4 verbracht werden und/oder die Klemmeinrichtung 5 in ihre Verspannposition verbracht werden.
  • Die Steckverbindung 1 kann vorzugsweise ein Dichtelement aufweisen (in den Figuren nicht näher dargestellt), um die Verbindung zwischen dem Steckverbinder 2 und dem Gegensteckverbinder 3 abzudichten. Die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung 5 kann sich besonders vorteilhaft zur Verwendung mit einer ein Dichtelement aufweisenden Steckverbindung 1 eignen, da eine derartige Steckverbindung 1 in der Regel besonders anfällig für eine mechanische Belastung sein kann.
  • Figur 17 zeigt beispielhaft eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Steckverbindung 1. Die Steckverbindung 1 ist dabei in ihrem geschlossenen und gesicherten sowie verspannten Zustand gezeigt.
  • Der Steckverbinder 2 ist mit einem elektrischen Kabel 27 oder einem Kabelstrang verbunden. Der Gegensteckverbinder 3 ist mit einem weiterführenden elektrischen Verbinder 28 verbunden und hierfür beispielhaft mit dem weiterführenden Verbinder 28 verschraubt. Entsprechende Schrauben 29 sind in Figur 17 angedeutet. Zwischen dem Gegensteckverbinder 3 und dem weiterführenden Verbinder 28 ist ein Rahmenteil bzw. ein Außengehäuse 30 einer elektrischen Baugruppe 31 vorgesehen. Der weiterführende Verbinder 28 ist somit an der Innenwandung des Außengehäuses 30 der elektrischen Baugruppe 31 angeordnet. Bei der elektrischen Baugruppe 31 kann es sich beispielsweise um ein Aggregat, um einen Elektromotor, um ein Steuergerät, um einen Strom- oder Spannungswandler, um eine Fahrzeugbatterie oder um eine sonstige elektrische Baugruppe handeln. Ausgehend von dem weiterführenden Verbinder 28 können entsprechende Leitungen 32 zu den elektrischen Bauteilen bzw. Komponenten der elektrischen Baugruppe 31 verlaufen.
  • Grundsätzlich kann der Gegensteckverbinder 3 allerdings auch unmittelbar mit einem elektrischen Kabel 27 oder einer sonstigen elektrischen Komponente verbunden sein. Beispielsweise kann außerdem auch der Steckverbinder 2 mit einem weiterführenden Verbinder 28 verbunden sein.
  • Der in Figur 17 dargestellte Anwendungsfall ist lediglich beispielhaft zu verstehen.
  • Ergänzend ist in Figur 18 eine perspektivische Einzeldarstellung einer erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung 5 mit drei Klemmschenkeln 13, 14, 15 gezeigt, die jeweils als separate Bauteile ausgebildet sind. Eine erfindungsgemäße Verspannung der Steckverbindung 1 kann in vorteilhafter Weise somit auch durch die Verwendung von voneinander unabhängigen Klemmschenkeln 13, 14, 15 realisiert werden, insbesondere wenn die Klemmelemente 17, 17' zum Einbringen der Spannkraft jeweils zwischen eines der Rastelemente 18, 19, 23 und eines der Stützelemente 20, 21, 22 eingebracht werden.
  • Grundsätzlich können beispielsweise auch einige der Klemmschenkel miteinander verbunden oder miteinander einstückig ausgebildet sein, während andere Klemmschenkel als unabhängige Bauteile ausgebildet sind. Figur 19 zeigt beispielhaft eine perspektivische Einzeldarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung 5 mit zwei über einen gemeinsamen Verbindungsbügel 16 verbundenen Klemmschenkeln 13, 14 in der Art einer Klammer und mit einem weiteren, separaten Klemmschenkel 15.
  • Wie bereits erwähnt kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass einzelne oder alle Klemmelemente 17, 17' unabhängig von einem Klemmschenkel 13, 14, 15 verwendet werden. Dies ist in der perspektivischen Einzeldarstellung in Figur 20 beispielhaft für die beiden Klemmelemente 17 gezeigt. Die Klemmelemente 17 können zum Einbringen der Spannkraft jeweils zwischen eines der Rastelemente 18, 19 und eines der Stützelemente 20, 21 eingebracht werden. Grundsätzlich kann auch das Klemmelement 17' ohne einen Klemmschenkel 15 verwendet werden; die Figur 20 soll lediglich eine weitere Variante der Erfindung beispielhaft verdeutlichen.
  • Schließlich zeigen die Figuren 21 und 22 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung 5. Das Funktionsprinzip ist dabei lediglich anhand der Darstellung eines einzelnen Klemmschenkels 13, 14 zusammen mit einem Teil des Steckverbinders 2 und des Gegensteckverbinders 3 ausschnittsweise gezeigt. Figur 21 zeigt die Klemmeinrichtung 5 bzw. den Klemmschenkel 13, 14 in seiner Vormontageposition und Figur 22 in seiner Verspannposition.
  • Der Klemmschenkel 13, 14 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 21 und 22 an jedem seiner Enden ein entsprechendes Klemmelement 17 auf. Das Klemmelement 17 vermag mit dem Rastelement 18, 19 des Gegensteckverbinders 3 in der Verspannposition formschlüssig zusammenzuwirken. Ferner weist auch der Steckverbinder 2 korrespondierende Rastelemente 18, 19 auf.
  • Der Klemmschenkel 13, 14 kann entlang der in den Figuren 21 und 22 markierten Drehachse ausgehend von der Vormontageposition in die Verspannposition verdrehbar sein. Der Klemmschenkel 13, 14 kann entlang der Drehachse an dem Steckverbinder 2 oder an dem Gegensteckverbinder 3 drehbar gelagert sein, dies ist allerdings nicht unbedingt erforderlich.
  • Figur 17 zeigt beispielhaft eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Steckverbindung 1. Die Steckverbindung 1 ist dabei in ihrem geschlossenen und gesicherten sowie verspannten Zustand gezeigt.
  • Der Steckverbinder 2 ist mit einem elektrischen Kabel 27 oder einem Kabelstrang verbunden. Der Gegensteckverbinder 3 ist mit einem weiterführenden elektrischen Verbinder 28 verbunden und hierfür beispielhaft mit dem weiterführenden Verbinder 28 verschraubt. Entsprechende Schrauben 29 sind in Figur 17 angedeutet. Zwischen dem Gegensteckverbinder 3 und dem weiterführenden Verbinder 28 ist ein Rahmenteil bzw. ein Außengehäuse 30 einer elektrischen Baugruppe 31 vorgesehen. Der weiterführende Verbinder 28 ist somit an der Innenwandung des Außengehäuses 30 der elektrischen Baugruppe 31 angeordnet. Bei der elektrischen Baugruppe 31 kann es sich beispielsweise um ein Aggregat, um einen Elektromotor, um ein Steuergerät, um einen Strom- oder Spannungswandler, um eine Fahrzeugbatterie oder um eine sonstige elektrische Baugruppe handeln. Ausgehend von dem weiterführenden Verbinder 28 können entsprechende Leitungen 32 zu den elektrischen Bauteilen bzw. Komponenten der elektrischen Baugruppe 31 verlaufen.
  • Grundsätzlich kann der Gegensteckverbinder 3 allerdings auch unmittelbar mit einem elektrischen Kabel 27 oder einer sonstigen elektrischen Komponente verbunden sein. Beispielsweise kann außerdem auch der Steckverbinder 2 mit einem weiterführenden Verbinder 28 verbunden sein.
  • Der in Figur 17 dargestellte Anwendungsfall ist lediglich beispielhaft zu verstehen.
  • Ergänzend ist in Figur 18 eine perspektivische Einzeldarstellung einer erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung 5 mit drei Klemmschenkeln 13, 14, 15 gezeigt, die jeweils als separate Bauteile ausgebildet sind. Eine erfindungsgemäße Verspannung der Steckverbindung 1 kann in vorteilhafter Weise somit auch durch die Verwendung von voneinander unabhängigen Klemmschenkeln 13, 14, 15 realisiert werden, insbesondere wenn die Klemmelemente 17, 17' zum Einbringen der Spannkraft jeweils zwischen eines der Rastelemente 18, 19, 23 und eines der Stützelemente 20, 21, 22 eingebracht werden.
  • Grundsätzlich können beispielsweise auch einige der Klemmschenkel miteinander verbunden oder miteinander einstückig ausgebildet sein, während andere Klemmschenkel als unabhängige Bauteile ausgebildet sind. Figur 19 zeigt beispielhaft eine perspektivische Einzeldarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung 5 mit zwei über einen gemeinsamen Verbindungsbügel 16 verbundenen Klemmschenkeln 13, 14 in der Art einer Klammer und mit einem weiteren, separaten Klemmschenkel 15.
  • Wie bereits erwähnt kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass einzelne oder alle Klemmelemente 17, 17' unabhängig von einem Klemmschenkel 13, 14, 15 verwendet werden. Dies ist in der perspektivischen Einzeldarstellung in Figur 20 beispielhaft für die beiden Klemmelemente 17 gezeigt. Die Klemmelemente 17 können zum Einbringen der Spannkraft jeweils zwischen eines der Rastelemente 18, 19 und eines der Stützelemente 20, 21 eingebracht werden. Grundsätzlich kann auch das Klemmelement 17' ohne einen Klemmschenkel 15 verwendet werden; die Figur 20 soll lediglich eine weitere Variante der Erfindung beispielhaft verdeutlichen.
  • Schließlich zeigen die Figuren 21 und 22 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung 5. Das Funktionsprinzip ist dabei lediglich anhand der Darstellung eines einzelnen Klemmschenkels 13, 14 zusammen mit einem Teil des Steckverbinders 2 und des Gegensteckverbinders 3 ausschnittsweise gezeigt. Figur 21 zeigt die Klemmeinrichtung 5 bzw. den Klemmschenkel 13, 14 in seiner Vormontageposition und Figur 22 in seiner Verspannposition.
  • Der Klemmschenkel 13, 14 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 21 und 22 an jedem seiner Enden ein entsprechendes Klemmelement 17 auf. Das Klemmelement 17 vermag mit dem Rastelement 18, 19 des Gegensteckverbinders 3 in der Verspannposition formschlüssig zusammenzuwirken. Ferner weist auch der Steckverbinder 2 korrespondierende Rastelemente 18, 19 auf.
  • Der Klemmschenkel 13, 14 kann entlang der in den Figuren 21 und 22 markierten Drehachse ausgehend von der Vormontageposition in die Verspannposition verdrehbar sein. Der Klemmschenkel 13, 14 kann entlang der Drehachse an dem Steckverbinder 2 oder an dem Gegensteckverbinder 3 drehbar gelagert sein, dies ist allerdings nicht unbedingt erforderlich.

Claims (12)

  1. Elektrische Steckverbindung (1), aufweisend einen elektrischen Steckverbinder (2), einen mit dem Steckverbinder (2) elektrisch und mechanisch verbindbaren elektrischen Gegensteckverbinder (3), eine Primärverrastung (4) zur Verrastung der Verbindung zwischen dem Steckverbinder (2) und dem Gegensteckverbinder (3), und eine Klemmeinrichtung (5), wobei die Klemmeinrichtung (5) ausgebildet ist, um den Steckverbinder (2) und den Gegensteckverbinder (3) in ihrem verbundenen Zustand ergänzend zu der Verrastung durch die Primärverrastung (4) gegeneinander zu verspannen, wobei die Klemmeinrichtung (5) zumindest ein Klemmelement (17, 17') aufweist das ausgebildet ist, um zur Verspannung des Steckverbinders (2) mit dem Gegensteckverbinder (3) formschlüssig mit dem Gegensteckverbinder (3) zusammenzuwirken, und wobei der Gegensteckverbinder (3) Rastelemente (18, 19, 23) aufweist die ausgebildet sind, um zur Verspannung des Steckverbinders (2) mit dem Gegensteckverbinder (3) einen Formschluss mit den Klemmelementen (17, 17') der Klemmeinrichtung (5) einzugehen, und wobei der Steckverbinder (2) Stützelemente (20, 21, 22) aufweist die ausgebildet sind, um zur Verspannung des Steckverbinders (2) mit dem Gegensteckverbinder (3) eine durch die Klemmelemente (17, 17') eingeleitete Spannkraft aufzunehmen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jeweils eines der Klemmelemente (17, 17') zur Einleitung der Spannkraft zwischen einem der Rastelemente (18, 19, 23) und einem der Stützelemente (20, 21, 22) angeordnet ist.
  2. Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klemmeinrichtung (5) zumindest zwei Klemmelemente (17, 17'), vorzugsweise drei Klemmelemente (17, 17') aufweist, die jeweils ausgebildet sind, um zur Verspannung des Steckverbinders (2) mit dem Gegensteckverbinder (3) formschlüssig mit dem Gegensteckverbinder (3) zusammenzuwirken.
  3. Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klemmeinrichtung (5) zumindest einen ersten Klemmschenkel (13) und einen zweiten Klemmschenkel (14), und vorzugsweise außerdem einen dritten Klemmschenkel (15) aufweist, an deren ersten Enden jeweils eines der Klemmelemente (17, 17') ausgebildet ist.
  4. Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klemmschenkel (13, 14, 15) jeweils als separate Bauteile ausgebildet sind oder dass die jeweiligen zweiten Enden der Klemmschenkel (13, 14, 15) über einen gemeinsamen Verbindungsbügel (16) miteinander verbunden sind.
  5. Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Klemmschenkel (13) und der zweite Klemmschenkel (14) entlang des Verbindungsbügels (16) einander gegenüberliegend angeordnet sind, um den Steckverbinder (2) und/oder den Gegensteckverbinder (3) zangenartig zu umgreifen.
  6. Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der dritte Klemmschenkel (15) derart zu den einander gegenüberliegenden beiden Klemmschenkeln (13, 14) angeordnet ist, dass die Klemmelemente (17, 17') der Klemmschenkel (13, 14, 15) in einer Draufsicht an den Spitzen eines gemeinsamen Dreiecks (D) positioniert sind, um den Steckverbinder (2) und/oder den Gegensteckverbinder (3) an drei Seitenflächen zu umgreifen.
  7. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klemmeinrichtung (5) die Steckverbindung (1) in mehreren Freiheitsgraden kraftschlüssig und formschlüssig verspannt, vorzugsweise in drei Rotationsfreiheitsgraden und in zwei Translationsfreiheitsgraden.
  8. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest der erste Klemmschenkel (13) und der zweite Klemmschenkel (14) der Klemmeinrichtung (5) teilweise oder vollständig elastisch ausgebildet sind derart, dass die Klemmschenkel (13, 14) entgegen einer elastischen Rückstellkraft aufgespreizt sind, wenn die Klemmschenkel (13, 14) den Steckverbinder (2) und/oder den Gegensteckverbinder (3) umgreifen.
  9. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klemmeinrichtung (5) zumindest ausgehend von einer Vormontageposition, in der die Klemmeinrichtung (5) vorzugsweise verliersicher mit dem Steckverbinder (2) verbunden ist, in eine Verspannposition verschiebbar und/oder verschwenkbar ist, in der die Klemmeinrichtung (5) den Steckverbinder (2) und den Gegensteckverbinder (3) miteinander verspannt.
  10. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Steckverbinder (2) ein Riegelelement (24) und der Gegensteckverbinder (3) eine korrespondierende Aufnahme (25) für das Riegelelement (24) aufweist, um einen ergänzenden Formschluss für die Steckverbindung (1) bereitzustellen, wenn der Steckverbinder (2) mit dem Gegensteckverbinder (3) verbunden ist.
  11. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Sicherungselement (23) vorgesehen und ausgebildet ist, um die Primärverrastung (4) in ihrem die Steckverbindung (1) verrastenden Zustand mechanisch zu sichern, wobei die Klemmeinrichtung (5) vorzugsweise einstückig mit dem Sicherungselement (23) ausgebildet ist.
  12. Elektrische Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Primärverrastung (4)
    a) einen Arretierbügel mit zwei über einen Betätigungsbügel (6) verbundenen Seitenarmen (7) aufweist, wobei die Seitenarme (7) um eine Drehachse (A) drehbar mit zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Steckverbinders (2) verbunden sind und mit dem Gegensteckverbinder (3) eine Kulissensteuerung (10) ausbilden; und/oder
    b) eine Bajonettverbindung aufweist; und/oder
    c) eine Schraubverbindung aufweist; und/oder
    d) eine Rastwippe aufweist; und/oder
    e) eine Rastverbindung aufweist,
    um die Steckverbindung (1) ausgehend von einer Vorraststellung, in der der Steckverbinder (2) nicht oder zumindest nicht vollständig mit dem Gegensteckverbinder (3) verbunden ist, in eine Verriegelungsstellung zu verbringen, in der der Steckverbinder (2) mit dem Gegensteckverbinder (3) verbunden ist.
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