[0001] Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung, umfassend einen Steckverbinder und einen
damit zusammensteckbaren Gegensteckverbinder, wobei die Steckverbindung weiterhin
ein Verriegelungselement aufweist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches
1.
[0002] Aus der
DE 103 41 136 A1 ist eine Steckverbindung bekannt, die einen Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder
aufweist, wobei der Steckverbinder erste und der Gegensteckverbinder damit korrespondierende
weitere eine Verrastgeometrie bildende Rastmittel aufweist, mittels derer bei zusammengesetzter
Steckverbindung eine erste Verrastung (Primärverriegelung) zwischen Steckverbinder
und Gegensteckverbinder erfolgt, und wobei ein Verriegelungselement vorgesehen ist,
welches zwischen einer Vorverraststellung und einer Endverraststellung in Steckrichtung
längs verschiebbar ist, wobei das Verriegelungselement derart gestaltet ist, dass
es erst dann von seiner Vorverraststellung in die Endverraststellung verschiebbar
ist, wenn sich der Gegensteckverbinder vollständig in dem Steckverbinder befindet
(oder umgekehrt).
[0003] Mit dem Verriegelungselement dieses Standes der Technik wird es ermöglicht, eine
Kontrolle des Zusammensteckens von Steckverbinder und Gegensteckverbinder durchzuführen.
Erst wenn der Steckverbinder vollständig in den Gegensteckverbinder eingesteckt worden
ist und somit auch der entsprechende elektrische Kontakt hergestellt worden ist, ermöglicht
es die Gestaltung des Verriegelungselementes, dieses von seiner Vorverraststellung
(wenn Steckverbinder und Gegensteckverbinder noch nicht vollständig zusammengesteckt
worden sind) in seine Endverraststellung zu verschieben, wenn sich der Steckverbinder
in seiner Sollposition zu dem Gegensteckverbinder befindet. Damit ist bei dem Zusammenstecken
der Steckverbindung sowohl eine optische, eine haptische und auch eine akustische
Kontrolle des komplett erfolgten Steckvorganges möglich. Denn solange Steckverbinder
und Gegensteckverbinder noch nicht vollständig zusammengesteckt worden sind, ist es
nicht möglich, das Verriegelungselement von seiner Vorverraststellung in seine Endverraststellung
zu bringen.
[0004] Obwohl diese Steckkontrolle zuverlässig in der Praxis eingesetzt werden kann, besteht
noch ein Bedürfnis hinsichtlich der Haltekräfte, wenn Zugkräfte auf die Steckverbindung
wirken. Hierzu sind zwar im Stand der Technik bei der
DE 103 41 136 A1 schon erste Rastmittel vorgesehen, die am Steckverbinder mit Ausnehmung, Anschlagfläche
und Quersteg ausgebildet sind. Mit diesen Rastmitteln korrespondiert eine Rastnase,
die an dem Gegensteckverbinder angeordnet ist. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt,
dass diese ersten Rastmittel des Steckverbinders (die im Folgenden auch als Verrastgeometrie
werden) sich von der Rastnase des Gegensteckverbinders lösen können, wenn in entgegengesetzter
Richtung bestimmte Zugkräfte einmal auf den Steckverbinder und einmal auf den Gegensteckverbinder
wirken. Da diese Rastmittel des Steckverbinders sowie die Rastnase des Gegensteckverbinders
aus Kunststoff bestehen, besteht die Gefahr, dass der Quersteg der Rastmittel des
Steckverbinders über den parallel dazu ausgerichteten Anschlag der Rastnase des Gegensteckverbinders
gleiten kann. Infolge dessen hebt die Verrastgeometrie des Steckverbinders in ungewollter
und damit nachteiliger Weise von der Rastnase des Gegensteckverbinders ab und trotz
Vorhandensein des Verriegelungselementes kann sich die Steckverbindung lösen. Bei
diesem Lösevorgang handelt es sich um einen ungewünschten Vorgang, da dieser gegebenenfalls
sicherheitskritische Auswirkungen haben kann.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Steckverbindung
mit einem Verriegelungselement dahingehend zu verbessern, dass die eingangs geschilderten
Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll mit dem Verriegelungselement ein Lösen
der Primärverriegelung der Steckverbindung verhindert werden.
[0006] Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
[0007] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Steckverbinder über das Verriegelungselement
auf die Verrastgeometrie des Steckverbinders wirkende Rastmittel, insbesondere eine
Rastnase, aufweist. Diese Rastmittel wirken dann über das Verriegelungselement auf
die Verrastgeometrie, wenn sich sowohl die Verrastgeometrie der Primärverriegelung
als auch das Verriegelungselement jeweils in ihrer Endposition befinden. Die Endposition
des Verriegelungselementes ist die Endverraststellung, also wenn das Verriegelungselement
von seiner Vorverraststellung in seine Endverraststellung verschoben worden ist, nachdem
Steckverbinder und Gegensteckverbinder komplett ineinander zusammengesteckt worden
sind. Die Endposition der Verrastgeometrie ist dann erreicht, wenn die korrespondierenden
Rastmittel des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders zur Bildung der Primärverriegelung
sich ebenfalls im komplett zusammengesteckten Zustand der Steckverbindung in ihrer
Endposition befinden. Erst dann wird über die Rastmittel des Steckverbinders, insbesondere
über die Rastnase, über das Verriegelungselement auf die Verrastgeometrie der Primärverriegelung
eingewirkt, sodass diese in ihrer eingenommenen Position festgelegt ist und sich auch
bei ungewöhnlich hohen Zugbeanspruchungen auf die Steckverbindung nicht mehr lösen
kann. Als Beispiel für solche Zugbeanspruchungen wird folgendes Beispiel genannt.
Im Regelfall hält die Primärverriegelung Zugbeanspruchungen bis etwa 50 Newton aus,
ohne dass zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind. Übersteigen diese Zugbeanspruchungen
jedoch die Größenordnung von etwa 50 bis 60 Newton, besteht die Gefahr, dass sich
die Primärverriegelung zwischen Steckverbinder und Gegensteckverbinder löst und die
Steckverbindung in ungewünschter Weise getrennt wird. Mit der erfindungsgemäßen Festlegung
der Verrastgeometrie mittels des Rastmittels des Steckverbinders, welches über das
Verriegelungselement auf die Verrastgeometrie wirkt, lassen sich problemlos Zugkräfte
größer 80 Newton realisieren, ohne dass die Primärverriegelung gelöst wird.
[0008] Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden somit die folgenden Vorteile erreicht, die
vor allen Dingen bei der Anwendung der beschriebenen Steckverbindung im automotiven
Bereich wesentlich sind.
[0009] Zum einen wird mit dem Verriegelungselement sichergestellt, dass der Zusammensteckvorgang
von Steckverbinder und Gegensteckverbinder kontrolliert erfolgen kann, da ohne einen
kompletten Steckvorgang das Verriegelungselement nicht verschoben werden kann. Gleichzeitig
wird nach erfolgtem kompletten Steckvorgang und dem Verschieben des Verriegelungselementes
sichergestellt, dass über das Verriegelungselement auf die Rastmittel der Primärverriegelung
eingewirkt wird, und zwar derart, dass über dieses Einwirken ein Lösen der Primärverriegelung
bei Zugbeanspruchungen auf die Steckverbindung nicht mehr möglich ist. Durch den Einsatz
des Verriegelungselementes nicht nur zur Steckkontrolle, sondern auch zur Einwirkung
auf die Primärverriegelung wird außerdem die Handhabe bei der Montage der Steckverbindung
deutlich erleichtert. Denn in einem Montageschritt, nämlich dem Längsverschieben des
Verriegelungselementes, erfolgt die Steckkontrolle und gleichzeitig zusätzlich die
Festlegung der Primärverriegelung.
[0010] Ein Ausführungsbeispiel der Steckverbindung mit entsprechend gestaltetem Verriegelungselement
wird im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.
[0011] Figur 1 zeigt, soweit im Einzelnen dargestellt, ein beispielhaftes Verriegelungselement
1, mit dem die zuvor geschilderten Vorteile erreicht werden können. Das Verriegelungselement
1 weist einen Frontbereich 2 mit einer dort vorhandenen ersten Stufe 3 auf. Weiterhin
umfasst es eine Lasche 4 sowie weist es zumindest einen, in Figur 1 zwei parallel
zu dem Verriegelungselement 1 bzw. dessen Lasche 4 parallel verlaufende Flügel 5 auf.
[0012] Bezüglich der Funktionsweise des Verriegelungselementes 1 in einer Steckverbindung
mit Steckverbinder (auch als Kupplung bezeichnet) und Gegensteckverbinder (auch als
Stecker bezeichnet) wird Bezug genommen auf die
DE 103 41 136 A1 (dort [0009] bis [0027] auf den Seiten 3/10 bis 6/10 der Offenlegungsschrift).
[0013] Ein Steckverbinder 10 und ein Gegensteckverbinder 2 sind schematisch in Figur 2 dargestellt.
Dort ist erkennbar, dass an dem Steckverbinder 10 das Verriegelungselement 1 angeordnet
ist. Das Verriegelungselement 1 ist in einem Gehäuse 11, welches Bestandteil des Steckverbinders
10 ist, untergebracht. Es kann dort von einer Vorverraststellung (nicht dargestellt)
in eine Endverraststellung (in Figur 2 dargestellt) bezüglich der Längsachse des Steckverbinders
10 verbracht werden. Sowohl der Steckverbinder 10 als auch der Gegensteckverbinder
20 weisen in an sich bekannter Weise Kontaktkammern auf, in welchen korrespondierende
Kontaktpartner untergebracht sind. Die Kontaktpartner von Steckverbinder 10 und Gegensteckverbinder
20 korrespondieren hinsichtlich des Steckvorganges auf der Steckgesicht-seitigen Seite
der beiden Verbinder 10, 20. Auf der dem Steckgesicht abgewandten Seite ist entweder
ein Kabelabgang vorgesehen (zum Beispiel bei dem Steckverbinder 10 in Figur 2), wobei
der Gegensteckverbinder 20 ebenfalls einen Kabelabgang aufweisen kann oder Bestandteil
eines Gehäuses eines elektrischen Gerätes (wie zum Beispiel ein Sensor, ein Aktor,
ein Steuergerät oder dergleichen) sein kann.
[0014] Die Details der Verrastgeometrie des Verriegelungselementes 1 mit den zugehörigen
Mitteln des Steckverbinders 10 und des Gegensteckverbinders 20 werden bezüglich der
Figur 3 näher erläutert.
[0015] In Figur 3 ist dargestellt, dass das Verriegelungselement 1 in das Gehäuse 11 des
Steckverbinders 10 eingeschoben worden ist. In dieser Endverraststellung des Verriegelungselementes
1 wirkt der zumindest eine Flügel 5 des Verriegelungselementes 1 mit Rastmitteln des
Steckverbinders 10, insbesondere mit einer Rastnase 12, zusammen. Weiterhin wirkt
der Frontbereich 2 des Verriegelungselementes 1 mit einer Verrastgeometrie 13 des
Steckverbinders 10 zusammen. Die Verrastgeometrie 13 des Steckverbinders 10 ist so
gestaltet, dass das Verriegelungselement 1 erst dann in seine Endverraststellung verschoben
werden kann, wenn die Primärverriegelung zwischen Steckverbinder 10 und Gegensteckverbinder
20 erfolgt ist. Das bedeutet, dass zunächst die Verrastgeometrie 13 mit Rastmitteln,
insbesondere einer Rastnase 12, des Gegensteckverbinders 20 zusammengewirkt haben
muss, bevor das Verriegelungselement 1, insbesondere mittels seiner ersten Stufe 3
über die Rastmittel des Gegensteckverbinders 20, insbesondere dessen Rastnase 21,
hinweggleiten kann. Wenn also das Verriegelungselement 1 seine Endverraststellung
gemäß Figur 3 erreicht hat, wirkt die Verrastgeometrie 13 des Steckverbinders 10 zumindest
mit den Rastmitteln, insbesondere der Rastnase 21, des Gegensteckverbinders 20 zusammen.
Weiterhin kann, muss aber nicht ein weiteres Rastmittel, zum Beispiel in Form einer
weiteren Rastnase 14 vorhanden sein, welches ebenfalls mit der Verrastgeometrie 13
zusammenwirken kann. Diesbezüglich wird auf den Text am Ende der Beschreibung bezüglich
des Aufbaus des Steckverbinders 10 verwiesen.
[0016] Zur Verdeutlichung der Ausgestaltung und der Funktionsweise der Primärverriegelung
im Zusammenspiel mit dem Verriegelungselement wird auf die Figur 4 verwiesen. In Figur
4 ist entlang der Schnittlinie IV gemäß Figur 3 die Verrastgeometrie 13 dargestellt.
Diese Verrastgeometrie 13 ist Bestandteil des Steckverbinders 10 und ausgestaltet
beispielsweise als Quersteg 131, der im Frontbereich er Verrastgeometrie 13 vorhanden
ist und an den sich parallel verlaufende Längsstege 132 anschließen. Wenn der Steckverbinder
10 in den Gegensteckverbinder 20 gemäß Figur 2 eingesteckt wird, gleitet der Quersteg
131 zumindest über die Rastnase 21 des Gegensteckverbinders 20, wobei die Rastnase
14 vorhanden sein kann, aber auch weggelassen werden kann. Sobald bei Betrachtung
der Figur 4 von oben der Quersteg 131 über die Rastnase 21 bewegt wurde, wobei die
Längsstege 132 leicht angehoben wurden, kommt der Quersteg 131 hinter der Rastnase
21 (und gegebenenfalls hinter der Rastnase 14) wieder zur Anlage. Würde bei Betrachtung
der Figur 4 die Verrastgeometrie 13 nach rechts bewegt werden, wäre dies nicht möglich,
da dann der Quersteg 131 an der Rastnase 21 (bzw. der Rastnase 14, sofern vorhanden)
anliegt. Damit ist im vollständig zusammengesteckten Zustand der Steckverbindung die
Primärverriegelung realisiert. Wie eingangs schon dargelegt besteht nun die Gefahr,
dass bei ungewöhnlich hohen Zugbeanspruchungen der Quersteg 131 bei Betrachtung der
Figur 4 über die Rastnase 41 gleiten könnte, sodass damit die schon hergestellte Primärverriegelung
in nachteiliger Weise gelöst wird. Um dies zu verhindern wirkt, wie in Figur 5 entsprechend
der Schnittlinie V gemäß Figur 4 dargestellt ist, das Rastmittel, insbesondere die
Rastnase 12 des Steckverbinders 10, über das Verriegelungselement 1, insbesondere
dessen zumindest einen Flügel 5, auf die Verrastgeometrie 13, insbesondere auf den
Längssteg 132. Durch dieses Einwirken der Rastnase 12 über den Flügel 5 auf den Längssteg
132 in der Endverraststellung des Verriegelungselementes 1 wird bewirkt, dass der
vordere Bereich der Verrastgeometrie 13, insbesondere der Quersteg 131, und auch der
Längssteg 132 bei Betrachtung der Figur 5 nicht mehr nach oben bewegt werden kann,
wenn hohe Zugbeanspruchungen auf die Steckverbindung und damit auf die Primärverriegelung
wirken. Damit wird in vorteilhafter Weise die gesamte Verrastgeometrie 13, insbesondere
der Quersteg 131 mit den sich anschließenden Längsstegen 132, durch das Verriegelungselement
1 in dessen Endverraststellung so festgelegt, dass sich die Primärverriegelung bei
großer Zugbeanspruchung auf die Steckverbindung nicht mehr lösen kann.
[0017] Gleichzeitig besteht der Vorteil, dass die Steckverbindung dann gelöst werden kann,
wenn das Verriegelungselement 1 von seiner Endverraststellung wieder in seine Vorverraststellung
gebracht wird. Bei diesem Vorgang wird der zumindest eine Flügel aus dem Bereich zwischen
der Rastnase 12 und der Verrastgeometrie 13 (genauer dessen Längssteg 132) bei Betrachtung
der Figur 5 herausbewegt, sodass dadurch zwischen den Rastmitteln des Steckverbinders
10 (also der Rastnase 12) und der Verrastgeometrie 13 (also dem Längssteg 132) ein
Freiraum entsteht. Nachdem das Verriegelungselement in seine Vorverraststellung gebracht
worden ist, ist es möglich, die dem Frontbereich der Verrastgeometrie 13 entgegengesetzten
Seite (Ende) der Verrastgeometrie 13 (bei Betrachtung der Figur 5) nach unten zu drücken,
sodass der Frontbereich, insbesondere der Quersteg 131, nach oben in Folge des Freiraumes
ausgelenkt wird und über die Oberkante der Rastnase 21 (und gegebenenfalls der Rastnase
14) wieder bei Betrachtung der Figur 5 nach rechts verschoben werden kann. Damit ist
ein gewolltes Lösen der Steckverbindung dann möglich, wenn das Verriegelungselement
1 von seiner Endverraststellung in seine Vorverraststellung gebracht worden ist und
auf die Verrastgeometrie 13, gegebenenfalls auch über das Verriegelungselement 1,
gedrückt wurde, sodass über diesen Vorgang die Primärverriegelung gelöst wird und
der Steckverbinder 10 von dem Gegensteckverbinder 20 getrennt werden kann.
[0018] Bezüglich der Ausgestaltung des Steckverbinders 10 und dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein
der Rastnase 14 ist noch folgendes wichtig.
[0019] In einer einfachen Ausgestaltung ist der Steckverbinder 10 einstückig und bildet
sowohl das Gehäuse 10 für das Verriegelungselement 1 als auch Kontaktkammern, in die
in an sich bekannter Weise Kontaktpartner eingesetzt werden können. In einer solchen
einfachen Ausgestaltung ist ein Steckverbinder 10 beispielsweise in einem Kunststoffspritzgussverfahren
herstellbar.
[0020] Darüber hinaus kann der Steckverbinder 10 auch zweiteilig ausgebildet werden. Eine
solche zweiteilige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass mit ihm eine sogenannte Null-Kraft-Steckverbindung
realisiert werden kann. Der zweiteilige Steckverbinder 10 ist dadurch gekennzeichnet,
dass er einen Kontaktträger aufweist, der seinerseits Kontaktkammern umfasst, in die
die Kontaktpartner eingesetzt werden. Dieser Kontaktträger ist dann in einem Steckverbindergehäuse
eingesetzt, wobei Kontaktträger und Steckverbindergehäuse axial relativ zueinander
verschiebbar sind. Wird ein solcher zweigeteilter Steckverbinder eingesetzt, wird
er zusammen mit Kontaktträger und Steckverbindergehäuse in den Gegensteckverbinder
20 eingesetzt. Dabei wird zunächst das Steckverbindergehäuse des Steckverbinders 10
in seine Endposition in den Gegensteckverbinder 20 eingesetzt, während der Kontaktträger
sich noch nicht in seiner endgültigen Position hinsichtlich des Gegensteckverbinders
20 befindet. In diesem Zustand ist die gesamte Steckverbindung noch nicht zusammengesteckt,
sodass auch das Verriegelungselement 1 noch nicht von seiner Vorverraststellung in
seine Endverraststellung gebracht werden kann. Dies wird nämlich durch die Rastnase
14, die bei dieser Ausgestaltung vorhanden ist, zunächst verhindert. Erst wenn auch
der Kontaktträger in seine endgültige Position in Bezug auf den Gegensteckverbinder
20 gebracht worden ist, ist es möglich, dass das Verriegelungselement 1 von der Vorverraststellung
in die Endverraststellung gebracht werden kann. Dies erfolgt dadurch, dass die erste
Stufe 3 nicht nur über die auf jeden Fall vorhandene Rastnase 21 des Gegensteckverbinders
20 gleiten kann, sondern auch über die Rastnase 14 des Steckverbinders 10. Denn solange
der Kontaktträger des zweiteiligen Steckverbinders 10 sich noch nicht in seiner endgültigen
Position in Bezug auf den Gegensteckverbinder 20 befindet, blockiert die Rastnase
14 die Weiterbewegung der ersten Stufe 3 des Verriegelungselementes 1, sodass dieses
noch nicht in seine Endverraststellung gebracht werden kann. Erst nachdem sowohl die
Primärverriegelung des Steckverbindergehäuses des zweiteiligen Steckverbinders verrastet
ist und nachdem dann auch der Kontaktträger des zweigeteilten Steckverbinders 10 in
seine endgültige Lage in Bezug auf den Gegensteckverbinder 20 gebracht worden ist,
sodass die gesamte Steckverbindung zusammengesteckt und damit funktionstüchtig ist,
kann das Verriegelungselement 1 von seiner Vorverraststellung in seine Endverraststellung
gebracht werden. Dadurch wird zum einen signalisiert, dass die Steckverbindung funktionstüchtig
zusammengesteckt ist und gleichzeitig verhindert, dass die Primärverriegelung gelöst
werden kann bei ungewöhnlich hohen Zugbeanspruchungen auf die Steckverbindung, da
dies durch das Einwirken der Rastmittel des Steckverbinders 10 über das Verriegelungselement
1 auf die Verrastgeometrie 13 wie beschrieben wirkungsvoll verhindert wird.
Bezugszeichenliste
[0021]
- 1.
- Verriegelungselement
- 2.
- Frontbereich
- 3.
- Erste Stufe
- 4.
- Lasche
- 5.
- Flügel
- 10
- Steckverbinder
- 11
- Gehäuse
- 12
- Rastnase
- 13
- Verrastgeometrie
- 131
- Quersteg
- 132
- Längssteg
- 14
- Rastnase
- 20
- Gegensteckverbinder
- 21
- Rastnase
1. Steckverbindung, die einen Steckverbinder (10) und einen Gegensteckverbinder (20)
aufweist, wobei der Steckverbinder (10) erste und der Gegensteckverbinder (20) damit
korrespondierende weitere eine Verrastgeometrie (13) bildende Rastmittel aufweist,
mittels derer bei zusammengesetzter Steckverbindung eine erste Verrastung (Primärverriegelung)
zwischen Steckverbinder (10) und Gegensteckverbinder (20) erfolgt, und wobei ein Verriegelungselement
(1) vorgesehen ist, welches zwischen einer Vorverraststellung und einer Endverraststellung
in Steckrichtung längs verschiebbar ist, wobei das Verriegelungselement (1) derart
gestaltet ist, dass es erst dann von seiner Vorverraststellung in die Endverraststellung
verschiebbar ist, wenn sich der Gegensteckverbinder (20) vollständig in dem Steckverbinder
(10) befindet (oder umgekehrt), dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (10) über das Verriegelungselement (1) auf die Verrastgeometrie
(13) des Steckverbinders (10) wirkende Rastmittel, insbesondere eine Rastnase (12),
aufweist
2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (1) zumindest einen seitlich längs verlaufenden Flügel (5)
aufweist.
3. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (1) zwei jeweils seitlich längs verlaufende Flügel (5) aufweist
4. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrastgeometrie (13) gebildet ist von zwei parallel verlaufenden Stegen (132),
die in ihrem Fronbereich über einen Quersteg(131) miteinander verbunden sind, wobei
die Rastnase (12) des Steckverbinders (10) über das Verriegelungselement (1) auf den
zumindest einen Steg (132) wirkt und diesen festlegt.
5. Steckverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine seitlich längs verlaufende Flügel (5) zwischen der Rastnase (12)
und der Verrastgeometrie (13) angeordnet ist, wenn sich das Verriegelungselement (1)
in seiner Endposition befindet.
6. Steckverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine seitlich längs verlaufende Flügel (5) zwischen der Rastnase (12)
und dem Steg (132) der Verrastgeometrie (13) angeordnet ist, wenn sich das Verriegelungselement
(1) in seiner Endposition befindet.