ZWEITEILIGER ELEKTRISCHER STECKVERBINDER Die vorliegende Erfindung betrifft einen zweiteiligen elektrischen Steckverbinder, der mittels eines Hebels zusammengeführt oder getrennt werden kann.
Im Stand der Technik sind vielfältige Ausführungsformen von Steckverbindern bekannt. Ein Steckverbinder kann zwei Gehäuse mit Kontakten aufweisen, die über einen an einem Gehäuse drehbar gelagerten Hebelarm von einer
Vormontageposition in eine Endposition zusammengezogen werden können. Dabei beschreibt der Hebelarm einem Bogen relativ zum Gehäuse. Der Hebelarm umfasst eine Fläche von der sich radial nach außen eine Verzahnung erstreckt. Das andere Gehäuse verfügt über eine entsprechende Verzahnung auf der Oberfläche. Wenn die beiden Gehäuse zusammengesteckt werden und der Hebel bewegt wird, gelangen die Verzahnungen in Eingriff und die beiden Steckerteile werden entlang einer Verbindungsachse zueinander gezogen. Sobald der Hebelarm in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, werden die beiden Gehäuse durch die Verzahnung wieder auseinander gezogenen. Dadurch werden die Kontaktelemente, die sich in den Gehäuseteilen befinden, beim Zusammenführen der beiden
Steckverbinderteile miteinander verbunden und beim auseinanderziehen der Steckverbinderteile wieder getrennt. Die Anordnung der Verzahnung am Hebel und am Gehäuse ist im Wesentlichen so ausgelegt, dass die Zähne kontinuierlich im Eingriff sind. Die Verzahnung greift, sobald die Steckverbinderteile
aneinandergefügt werden.
Dieser Aufbau besitzt den Nachteil, dass der Winkel den der Hebel beim
Zusammendrücken der zwei Steckverbinder beschreibt, in direktem Verhältnis zur Strecke steht, die die beiden Steckverbinderteile auf dem Weg zueinander zurücklegen. Diese Strecke wird bei Stecksystemen Steckerhub genannt und ist meistens geringer als der Weg, der von einer Hebelbewegung um einen Winkel von 180° erzeugt wird. In der Praxis beträgt der Winkel des Hebels, im
zusammengedrückten Zustand, nur wenige Winkelgrade zur Ebene der
Kontaktelemente. Um den Korrekten Hub zu erreichen wird der Hebel zum
Beispiel in einem Winkel von 90° zu der Ebene der Kontaktelemente ausgerichtet und die beiden Steckverbinderteile so aneinandergefügt. Der Hebel bewegt sich dann nur noch um ca. 90° bis zu seinem Endpunkt und der Hub wird so eingehalten.
Bei der Verkabelung von Fahrzeugen stellt sich zunehmend die Aufgabe hochpolige Stecksysteme in schwer zugänglichen Bauräumen im Fahrzeug montieren zu müssen. Dabei müssen die Stecksysteme so klein wie möglich ausgeführt werden und gleichzeitig eine große Anzahl von Kontaktpunkten bereitstellen. Das Ergebnis der Entwicklung sind Stecker die eine geringere Höhe haben damit sie durch enge Öffnungen hindurch passen und viele Kontaktelemente beherbergen. Beim zusammenstecken solcher hochpoligen Verbindungen wird eine große Steckkraft benötigt. Um diese großen Steckkräfte bereitzustellen werden lange Hebelarme benötigt. Bei der Montage dieser Stecksysteme, in beengten Einbaulagen, muss der Werker die beiden Teile quasi blind stecken und verriegeln können. Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Stecksystem bereitzustellen das trotz flacher Bauweise und großer Anzahl von Kontaktteilen einfach zu monieren und mit einem vertretbaren Kraftaufwand sicher zu schließen ist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Und insbesondere dadurch, dass zwischen dem ersten Teil des Stecksystems und dem zweiten Teil des Stecksystems keine Interaktion besteht, solange sich der Hebel zwischen einer ersten Positionen und einer zweiten Position bewegt. Dieser Effekt wird dadurch erreicht, das ein Bereich der Fläche am Hebel keine Mittel aufweist die in die Verzahnung des zweiten Steckverbinderteils eingreifen könnten. Wenn der Hebel die zweite Position erreicht, gelangt der erste Zahn, der Fläche am Hebel, in Eingriff mit der Verzahnung des zweiten Steckverbinderteils. Die Zähne kommen in Kraftschluss und die Gehäuse werden gegeneinander, entlang einer Verbindungsachse, gezogen. Die beiden Verzahnungen bleiben im Eingriff bis der Hebel die dritte Position erreicht hat und das Stecksystem
vollständig zusammengesteckt ist. In dieser Position befindet sich der Hebel in seiner Endposition. Wenn das System wieder getrennt werden soll wird der Hebel in entgegengesetzte Richtung gedreht und die beiden Teile werden durch die Verzahnung auseinander gedrückt bist der letzte Zahn, der Fläche am Hebel, an der zweiten Position seinen Kraftschluss zur Verzahnung verliert und ohne die Stecker weiter zu bewegen in seine Anfangsposition zurückkehrt.
Die Bewegung der Stecker zueinander oder voneinander weg erfolgt ausschließlich dann, wenn sich der Hebel im Bereich zwischen der zweiten Position und der dritten Position bewegt. Die Bewegung des Hebels zwischen der ersten und der zweiten Position hat keinen Einfluss auf die relative Bewegung vom ersten und zweiten Teil. Die Lage der zweiten Position des Hebels kann konstruktiv so gelegt werden, dass sowohl Steckkräfte als auch axiale Bewegung der Steckverbinderteile zueinander die Anforderungen erfüllen. Die Möglichkeit, die Lage der ersten Position über einen breiten Bereich wählen zu können, kann zum Minimieren der Bauhöhe des elektrischen Steckverbinders verwendet werden. Somit wird es möglich sehr flexibel Stecker für schwierige Einbaulagen zu konstruieren.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Hebel im wesentliche U-Förmig und hat ein Basisteil und ein paar Arme. Die Arme erstrecken sich von den Enden des
Basisteils und sind an ihren Enden Drehbar am ersten Teil befestigt.
Bevorzugt weist jeder Arm, angrenzend an seinen freien Enden, eine umlaufend angeformte Fläche auf. Die Fläche kann bei der Herstellung durch Spritzgießen in einer Form geformt werden. Es ist allerdings auch möglich die Struktur durch spanabhebende Verfahren oder Heißprägeverfahren zu übertragen.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Hebel (60) Rastarme (66), die zum Halten des Hebels am ersten Teil dienen auf. Durch die Fixierung des Hebels am Gehäuse wird verhindert, dass sich der Hebel während der Montage unkontrolliert bewegt.
Vorteilhafterweise weist die Verzahnung der Fläche mindestens zwei Zähne auf, damit die Kraft beim Schließen des Steckverbinders auf die Zähne verteilt werden kann. Natürlich sind auch alle, aus dem Stand der Technik bekannten,
Getriebeanordnungen denkbar, wenn sie die technischen Anforderungen erfüllen.
Bevorzugt weist die Fläche eine Verzahnung auf und das Gehäuse des Zweiten Teils eine komplementäre Verzahnung auf der gegenüberliegenden Seite auf.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird der erste Bereiche der Fläche auf einer Seite durch einen Anschlag und auf der anderen Seite durch einen Zahn der
Verzahnung begrenzt wird. Der Anschlag des Hebels wird beim Zusammenstecken der beiden Teile auf die Auflagefläche des zweiten Teils gelegt.
Bevorzugt weist der Hebel koaxial zum Drehpunkt eine Rippe auf, die sich radial vom Drehpunkt über einen Winkel erstreckt und um 180° zum ersten Bereich versetzt ist. Die Rippe drückt die Nocken zur Seite, die auf den Auflageflächen liegen und ein zusammenführen der beiden Teile verhindern.
Besonders vorteilhaft ist es, das die Materialstärke der Rippe über den
Erstreckungswinkel in ersten Bereich zunimmt, im zweiten Bereich gleich bleibt und im dritten Bereich wieder abnimmt. Durch diese Rampenform wird erreicht, dass der Nocken geschmeidig über die Auflageflächen gehoben wird.
Bevorzugt ist der Hebel drehbar am ersten Gehäuse gelagert.
Vorteilhafterweise weist das erste Teil einen Rahmen auf, der mit dem ersten Gehäuse verbunden ist und in dem der Hebel drehbar gelagert ist. Ein
Umlaufender Rahmen kann die Mechanik schützen und die Rastfunktionen beherbergen.
Bevorzugt ist der Rahmen mit dem ersten Gehäuse lösbar oder unlösbar verbunden. Der Rahmen kann mit dem Gehäuse zusammen einteilig hergestellt sein, nachträglich zusammengeklebt oder verschweißt sein, oder mittels lösbaren Verbindungsmitteln wie Schrauben, Rastverbindungen verbunden sein.
Bevorzugt weist der Rahmen ein elastisches Element auf, an dem ein Nocken angebracht ist. Das elastische Element kann eine Feder sein aber auch ein elastisches Material, das komprimiert wird, hier beispielhaft eine federnde Zunge. Der Nocken kann alle sinnvollen Formen haben.
Eine weitere Ausführungsform betrifft einen Kabelsatz umfassend einen erfinderischen Steckverbinder und Anschlussleitungen. Der Kabelsatz eignet sich besonders für den Einbau in Fahrzeuge mit beengten Bauräumen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer vorteilhaften Ausführungsform rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 zeigt schematisch einen Stecker der durch eine Öffnung in einer
Blechwand geschoben wird.
Figur 2 zeigt das erfinderische Stecksystem in einer perspektivischen
Darstellung. Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung, den unteren Teil des
erfinderischen Stecksystems.
Figur 4 zeigt in perspektivischer Darstellung den Hebel des erfinderischen Stecksystems.
Figur 5 zeigt in perspektivischer Darstellung das erste Teil des erfinderischen
Stecksystems
Figur 6 zeigt eine Aufsicht auf den ersten Teil des erfinderischen Stecksystems wobei die Schnittkante der in Figur 7 dargestellten Schnittdarstellung zu sehen ist.
Figur 7 zeigt eine Schnittdarstellung des ersten Teils des erfinderischen
Steckverbinders, wobei das Verriegelungssystem des Hebels zu sehen ist
Figur 8 zeigt eine Schnittdarstellung des erfinderischen Stecksystems wobei die beiden Teile in aufgesetzter Position zu sehen sind
Figur 9a zeigt eine Schnittdarstellung des erfinderischen Stecksystems zur
Verdeutlichung der Funktionsweise des Hebels im Bereich zwischen der ersten und der zweiten Position
Figur 9b ist eine Schnittdarstellung des erfinderischen Stecksystems in der
Position in der ein Kraftschluss zwischen den Verzahnungen beginnt
Figur 9c ist eine Schnittdarstellung des erfinderischen Stecksystems in der man das Stecksystem komplett geschlossen sieht.
Figur 1 zeigt einen Stecker 20 der durch eine Öffnung 102 in einer BlechwandlOO geschoben wird. Aus dieser Darstellung wird ersichtlich warum es erforderlich ist einen Stecker bereitzustellen der Flach baut und bei dem der Hebel in Ruhestellung
annähernd in der Ebene der Kontaktelemente liegt und nicht quer zur Öffnung 102 vom Stecker 20 absteht.
Figur 2 zeigt den erfinderischen Steckverbinder 10. Das erste Teil 20 umfasst ein Gehäuse 22 den Hebel 60 und den Rahmen 30, der Hebel 60 ist, drehbar um den Drehpunkt P gelagert. Das zweite Teil 40 umfasst ein Gehäuse 42 das an seiner Oberfläche eine Verzahnung 44 aufweist.
Figur 3 zeigt das zweite Teil 40 in perspektivischer Darstellung. Im oberen Bereich sind jeweils zwei Auflageflächen 46 und 47 zu sehen auf denen, beim
Zusammenstecken, das erste Teil 20 aufliegt. Die Auflageflächen 46 sind für den Hebel 60 vorgesehen und die Auflagen 47 sind für die Nocken 36 im Rahmen 30 vorgesehen. Die Entrastungschräge 48 dient zur Trennung des Rastarms 66 vom ersten Teil 20. Dieses geschieht im Zeitpunkt des Aufsetzens des ersten Teils 20 auf das zweite Teil 40. Die Verzahnung 44 ist zum Eingriff in die Verzahnung 65 des Hebels 60 vorgesehen.
Figur 4 zeigt in perspektivischer Darstellung den Hebel 60 des erfinderischen Stecksystems 10. Der Hebel 60 besitzt eine Basis 61 von deren Enden sich zwei Arme 62 erstrecken. An den Enden der Arme sind zwei Flächen 28 ausgebildet. Im Zentrum jeder Flächen 28 ist ein Zapfen 69 ausgebildet, die Zapfen 69 bilden zusammen mit den Öffnung 31 im ersten Teil ein Drehlager für den Hebel 60. Die Flächen 28 weisen einen ebenen Bereich 63 und einen Bereich mit einer
Verzahnung 65 auf. Der verzahnte Bereich 64 weist mindestens zwei Zähne auf. Von den Armen 62 erstreckt sich jeweils ein Rasthaken 66 der der den Hebel 60 am Gehäuse 22 hält, wenn die beiden Teile nicht zusammengesteckt sind. Eine Rippe 70 erstreckt sich radial vom Drehpunkt P, von jeder Fläche 28. Wobei die Rippe 70, um etwa 180° zum ebenen Bereich 63, um den Drehpunkt P rotiert ist. Die Rippe 70 nimmt im ersten Bereich 71 an Stärke zu hat im zweiten Bereich 72 eine gleich bleibende Stärke und nimmt im Dritten Bereich 73 an Stärke ab.
Figur 5 zeigt in perspektivischer Darstellung das erste Teil 20 des Steckverbinders 10. Das erste Teil 20 umfasst einen Rahmen 30 der ein elastisches Element 35 auf aufweist. Das elastische Element 35 ist in dieser Darstellung als federnde Zunge ausgelegt. Auf der dem Gehäuse 22 zugewandten Seite der Zunge ist ein Nocken 36 angebracht. Der Nocken 36 liegt beim aufeinander legen des ersten Teils 20 auf das zweite Teil 40 auf der Auflagefläche 47 des Gehäuses. In der gezeigten Darstellungsform besitzt die gegenüberliegende Seite des Rahmens ebenfalls ein elastisches Element 35 mit einem angeformten Nocken 36. Der Hebel 60 ist mit den Zapfen 69 in einer Öffnung 31 des Rahmens geführt und im Punkt P drehbar gelagert.
Figur 6 zeigt die Schnittführung für die Schnittdarstellung des ersten Teiles in Figur 7. der Schnitt geht entlang der Schnittachse S. Figur 7 ist eine Schnittdarstellung des ersten Teils 20 des erfinderischen
Steckverbinders 10, wobei das Verriegelungssystem des Hebels 60 zu sehen ist. Der Hebel 60 ist bei der Montage des ersten Teils 20 des Steckverbinders 10 durch die Rastarme 66 am ersten Teil 20 befestigt. Nach dem das erste Teil 20 an seinem Bestimmungsort auf das zweite Teil 40 aufgesetzt wurde werden die Rastarme 66 durch die Entrastungsschräger 48 vom ersten Teil 20 gelöst und der Hebel 60 wird im Drehpunkt P drehbar. Wenn der Hebel 60 nun von der zweiten Position zur dritten Position wandert, drücken die Rippen 70 Die Nocken 36, die sich auf dem elastischen Element befinden, nach außen und das erste Teil 20 rutscht über die Auflageflächen 47 weiter auf das zweite Teil 40 und kann nun durch den Einsatz des Hebels 60 in die Endposition gebracht werden.
Figur 8 zeigt eine Schnittdarstellung des erfinderischen Steckverbinders 10 wobei die beiden Teile in aufgesetzter Position zu sehen sind. Die Nocken 36 liegen auf den Auflageflächen 47 auf der Hebel 60 ist entriegeln und kann gedreht werden.
Figur 9a zeigt eine Schnittdarstellung des erfinderischen Steckverbinders 10 wobei die beiden Teile 10, 20 in aufgesetzter Position zu sehen sind der Hebel 60 wird von der ersten Position X zur zweiten Position Y geschwenkt. Da die Verzahnung 65, 44 des Hebels 60 und des Gehäuses 42 sich nicht in Eingriff befinden, bewegen sich die Teile 20,40 nicht relativ zueinander. In Position Y drückt die Rippe 70 die Nocke 36 vom Gehäuse 42 Weg, so dass das erste Teil über die Aufiagefiächen 47 rutschen kann.
Figur 9b ist eine Schnittdarstellung des erfinderischen Steckverbinders 10 in der Position in der der Kraftschluss zwischen den Verzahnungen 44,65 beginnt. In dieser Position Y trifft der erste Zahn des Hebels 60 auf den ersten Zahn des Gehäuses 40 und die Bewegung der beiden Teile aufeinander zu beginnt. Die Rippe 70 drückt weiterhin den Nocken 36 zur Seite, damit das erste Teil über die Auflagefläche 47 gleiten kann. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die beiden Teile in dem Abstand H der dem Winkel entspricht den der Hebel bis zu seinem
Endpunkt Z zurücklegen wird.
Figur 9c ist eine Schnittdarstellung des erfinderischen Steckverbinders 10 in der man das Stecksystem komplett geschlossen sieht. Der Hebel 60 ist in seiner Endposition Z. Die Verzahnung 44,65 ist vollständig im Eingriff. Die Rippe 70 drückt den Nocken 36 nicht mehr beiseite. Eine Verriegelung des Hebels 60 kann optional vorgesehen werden.