|
(11) | EP 0 999 610 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
| (54) | Verriegelbarer elektrischer Steckverbinder |
| (57) Die elektrische Steckverbindung besitzt einen ersten Teil (1) mit darin angeordneten,
an Leitungen (6) anschließbaren Kontaktelementen und einen zweiten Teil (5) mit darin
zu den Kontaktelementen des ersten Teiles (1) korrespondierend angeordneten und ausgebildeten
Kontaktelementen. Bei hergestellter Steckverbindung liegen die Kontaktelemente kontaktgebend
aneinander an und die beiden Teile (1, 5) sind gegen willkürliche Trennung gegeneinander
verriegelbar. Zur Verriegelung ist eine im einen Teil (5) gelagerte Drahtfeder (15)
vorgesehen mit mindestens einem durch die Verschiebebewegung der Teile (1, 5) zur
Herstellung der Steckverbindung auslenkbaren Schenkel (16, 17). Der frei auskragende
Schenkel (16, 17) der Drahtfeder (15) ist sowohl in einer Ebene parallel zur Verschieberichtung
der Teile (1, 5) zur Herstellung der Steckverbindung als auch quer dazu auslenkbar
gelagert. Das freie Ende des Schenkels (16, 17) der Drahtfeder (15) liegt an einer
Führungskufe des die Drahtfeder (15) aufnehmenden Teiles (5) an, und diese Führungskufe
weist einen ersten Abschnitt (19) auf, der parallel zur Verschieberichtung der Teile
(1, 5) verläuft, und einen daran anschließenden Abschnitt (20) mit einer nach außen
gerichteten Keilschräge. |
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckverbindung mit einem ersten Teil mit darin angeordneten, an Leitungen anschließbaren Kontaktelementen und einem zweiten Teil mit darin zu den Kontaktelementen des ersten Teiles korrespondierend angeordneten und ausgebildeten Kontaktelementen, wobei diese Kontaktelemente beispielsweise als Kontaktstifte und/oder Kontaktbuchsen ausgebildet sind und bei hergestellter Steckverbindung die Kontaktelemente kontaktgebend aneinander anliegen und die beiden Teile gegen willkürliche Trennung gegeneinander verriegelbar sind und zur Verriegelung eine im einen Teil gelagerte Drahtfeder mit mindestens einem durch die Verschiebebewegung der Teile zur Herstellung der Steckverbindung auslenkbaren Schenkel vorgesehen ist, welcher sowohl in einer Ebene parallel zur Verschieberichtung der Teile zur Herstellung der Steckverbindung als auch quer dazu auslenkbar gelagert ist.
[0002] Steckverbindungen für verschiedene Zwecke sind bekannt, bei welchen die miteinander verbundenen Teile durch einrastende Federn miteinander verriegelbar sind. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben, wird verwiesen auf die bekannte Einrichtung zur Festlegung eines elektrischen oder elektronischen Bauteiles mit einem Gehäuse nach der EP 0 727 850 A bzw. der im wesentlichen inhaltsgleichen DE 195 04 821 C2, die Halterung für eine Magnetspule nach der US 5 025 682 oder die Verbindungskupplung nach US 3 753 582. Die hier verwendeten Federn werden quer zu jener Richtung ausgelenkt, in der die zu verbindenden Teile zur Herstellung der gewünschten Steckverbindung bewegt werden. Sind die zu verbindenden Teile zur Gänze zusammengesteckt, so rastet die quer ausgelenkte Feder in eine Nut ein und bildet so einen Riegel, der die willkürliche Trennung der verbundenen Teile unterbindet. Sind die zu verbindenden Teile nicht zur Gänze zusammengesteckt, so ist nicht nur die Verbindung ungenügend, auch die Feder kann ihre Verriegelungsfunktion nicht ausüben. Bei elektrischen Steckverbindungen, die innerhalb von Überwachungskreisen verwendet werden und die nach ihrem Einbau in eine Anlage nicht oder nur schwer zugänglich sind, kann eine unzureichend hergestellte Verbindung fatale Folgen haben.
[0003] Aus der JP 10-189145A ist weiters eine elektrische Steckverbindung bekannt, bei der die Steckerteile wiederum selbsttätig getrennt werden, falls die die Steckverbindung bildenden Teile nicht hinreichend miteinander zur Erzielung einer optimalen Kontaktierung zusammengesteckt sein sollten und die Steckverbindung nicht verriegelt ist. Zu diesem Zweck ist eine U-förmige Drahtfeder vorgesehen, deren beide seitliche Schenkel zusätzlich S-förmige komprimierbare Abschnitte aufweisen. Bei einem Ineinanderschieben der beiden Teile des Steckers werden die beiden seitlichen Schenkel gestaucht und auch der die beiden seitlichen Schenkel verbindende Schenkel gestaucht. Anschließend wird das vordere bogenförmige Ende der U-förmigen Feder nach oben ausgelenkt und über eine die U-förmige Feder stauchende Anschlagfläche am anderen Steckerteil angehoben. Die U-förmige Feder kann dadurch unter Aufhebung ihrer Stauchung ihre Verriegelungsposition einnehmen, in der sie einen Absatz am anderen Steckerteil hintergreift. Nachteilig an dieser Steckverbindung ist es, daß der Stecker relativ groß in seiner Höhe und in seiner achsialen Längsausdehnung ist. Einer Verkleinerung der Steckverbindung in achsialer Richtung werden dabei insbesondere durch den für die U-förmige Feder benötigten Platz, welche eine ausreichend große Komprimierbarkeit in achsialer Richtung aufweisen muß, Grenzen gesetzt. Bei manchen Anwendungen ist jedoch der für einen Stecker zur Verfügung stehende Raum äußerst beschränkt.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steckverbindung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine geringe Höhe und eine geringe Ausdehnung in axialer Richtung aufweist. Erfindungsgemäß gelingt dies bei einer Steckverbindung der eingangs genannten Art dadurch, daß der Schenkel von einem frei auskragenden Federdraht gebildet wird, dessen freies Ende an einer Führungskufe des die Drahtfeder aufnehmenden Teiles anliegt und bei einer Auslenkung des Schenkels durch eine Verschiebebewegung der Teile zur Herstellung der Steckverbindung entlang dieser Führungskufe verschiebbar ist, wobei diese Führungskufe einen ersten Abschnitt aufweist, der parallel zur Verschieberichtung der Teile verläuft, und einen daran anschließenden Abschnitt mit einer nach außen gerichteten Keilschräge.
[0005] Der frei auskragende Federdraht erlaubt eine relativ weite Verschiebung in axialer Richtung des Steckers bei einer gleichzeitig geringen Ausdehnung der Feder selbst in dieser achsialen Richtung. Durch die Verwendung des frei auskragenden Federdrahtes in Verbindung mit einer Führungskufe ergibt sich auch eine geringe insgesamte Höhe der Steckverbindung. Die Steckverbindung zeichnet sich weiters durch eine einfache Bauart aus.
[0006] Um die Erfindung zu veranschaulichen, wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel näher erläutert, ohne die Erfindung dadurch einzuschränken. Es zeigen:
Die Fig. 1, 2, 3 und 4 den Kontaktbuchsen aufweisenden Teil der Steckverbindung in Ansicht, in Seitensicht, von hinten gesehen und in Untersicht;
die Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 den Kontaktstifte aufweisenden Teil der Steckverbindung in Ansicht, in Seitensicht - Blickrichtung Pfeil A in Fig. 5; von hinten, Seitensicht - Blickrichtung Pfeil B in Fig. 5 und in Draufsicht;
die Fig. 10 bis 14 die relative Lage der Teile der Steckverbindung bei deren kontaktgebenden Herstellung.
[0007] Der die nicht dargestellten Kontaktbuchsen aufweisende erste Teil 1 der Steckverbindung ist hier als flacher Quader ausgebildet, an dessen einer schmalen Stirnseite 2 die Öffnungen 3 zur Aufnahme der Kontaktstifte 4 des anderen Teiles 5 der Steckverbindung ausgespart sind. An den hier nicht dargestellten Kontakt-buchsen des Teiles 1 sind Leitungen 6 angeschlossen. An den breiten Seitenflächen 7 dieses ersten Teiles 1 sind Vorsprünge oder Nocken angeformt, die als Mitnehmer 8 dienen.
[0008] Der andere Teil 5 der Steckverbindung besitzt hier einen Basisschenkel 9, in dem die in einer Ebene liegenden Kontaktstifte 4 festgelegt sind. Dieser Basisschenkel 9 ist Teil eines umfangsgeschlossenen Rahmens, wobei der dem Basisschenkel 9 gegenüberliegende Schenkel 10 eine Öffnung 11 aufweist, die hinsichtlich ihrer Größe und ihrer Umfangskontur dem Querschnitt des ersten Teiles 1 entspricht, wobei der benannte Querschnitt des Teiles 1 auf eine Ebene bezogen ist, die die Mitnehmer 8 beinhaltet. Diese Mitnehmer 8 am Teil 1 sind außermittig angeordnet, um auf diese Weise sicherzustellen, daß die beiden Teile 1 und 5 nur in einer vorgegebenen relativen Lage zueinander zusammengesteckt werden können (Kodierung). Die erwähnte Öffnung 11 des einen Schenkels 10 des umfangsgeschlossenen Rahmens besitzt durchlaufende Nuten 12 zur Aufnahme der Mitnehmer 8. Von den beiden anderen Schenkeln 13 und 18 des umfangsgeschlossenen Rahmens besitzt der eine Schenkel 13 eine nach oben offene, taschenartige Ausnehmung 14, in welcher die Windungen einer Drahtfeder 15 liegen, die ihrerseits zwei auskragende Schenkel 16 und 17 besitzt, die sich quer über den Teil 5 erstrecken und die mit ihren freien Enden am anderen Schenkel 18 des umfangsgeschlossenen Rahmens anliegen. Dieser Schenkel 18 ist als Führungskufe für die Enden der beiden Schenkel 16 und 17 der Drahtfeder 15 ausgebildet. Diese Führungskufe besitzt einen oberen ersten Abschnitt 19, der jeweils parallel zur Verschieberichtung der Teile 1 und 5 der Steckverbindung verläuft und einen daran anschließenden unteren zweiten Abschnitt 20, der als Keilschräge ausgebildet ist, wobei die seitliche Auslenkung H dieser Keilschräge (Fig. 8) größer ist als die Höhe h der Mitnehmer des Teiles 1. Die Breite B des oberen, die Öffnung 11 aufweisenden Schenkels 10 des umfangsgeschlossenen Rahmens ist so bemessen, daß die Schenkel 16 und 17 der Drahtfeder 15 an dessen Unterseite unter Vorspannung anliegen. An den Kontaktstiften 4 sind ebenfalls Leitungsdrähte anschließbar. Die Schenkel 16 und 17 der Drahtfeder 15 sind so geformt und gestaltet, daß sie sowohl an der Unterseite des Schenkels 10 mit der Öffnung 11 wie auch am Schenkel 18, der als Führungskufe ausgebildet ist, unter Vorspannung anliegen.
[0009] Soweit zum Aufbau der die Steckverbindung bildenden Teile 1 und 5. Die Fig. 10 bis 14 zeigen nun die einzelnen Schritte bei der Herstellung der Steckverbindung: Fig. 10 veranschaulicht die Einbringung des Teiles 1 in die Öffnung 11 des Teiles 5. Die Mitnehmer 8 liegen noch außerhalb des Rahmenschenkels 10. Anschließend fahren die Mitnehmer 8 in die Nuten 12 der Öffnung 11 ein, wobei ihre in Einschubrichtung vorlaufende Stirnseite nunmehr an den Schenkeln 16 und 17 der Drahtfeder 15 anstoßen (Fig. 11), da diese Schenkel 16 und 17 die Querschnittsöffnungen der Nuten 12 queren. Beim weiteren Einschieben des Teiles 1 (Fig. 12 und 13) drücken nun die vorlaufenden Stirnseiten der Mitnehmer 8 die vorgespannten Schenkel 16 und 17 der Drahtfeder 15 nach unten. Diese Schenkel 16 und 17 der Drahtfeder 15 bewegen sich vorerst nach unten, und zwar in einer Ebene, die parallel liegt zur Verschieberichtung der Teile 1 und 5, dies unter Anlage am oberen Abschnitt 20 des als Führungskufe ausgebildeten Schenkels 18. Sobald nun die Enden der Schenkel 16 und 17 der Drahtfeder 15 den als Keilschräge ausgebildeten Abschnitt 20 erreicht haben (Fig. 13), werden beim weiteren Zusammenfügen die Teile 1 und 5 die Schenkel 16 und 17 der Drahtfeder 15 nicht nur weiter nach unten, sondern auch quer nach außen gedrückt, und zwar solange, bis am unteren Ende des die Keilschräge aufweisenden Abschnittes 20 die Schenkel 16 und 17 eine Querauslenkung erfahren haben, die größer ist als die Höhe h der Mitnehmer 8, so daß die unter Vorspannung stehenden Schenkel 16 und 17 der Drahtfeder nach oben zurückschnellen und sich wiederum an der Unterseite des Schenkels 10 des Teiles 5 anlegen und dabei die Mit-nehmer 8 hintergreifen (Fig. 14). Damit ist die optimale Kontaktgabe zwischen den Teilen 1 und 5 der Steckverbindung erzielt, und darüberhinaus ist die Steckverbindung nunmehr verriegelt.
[0010] Würde bei der Herstellung der Steckverbindung die auf die Teile 1 und 5 einwirkende Schiebekraft aufgehoben, bevor die Verriegelung erreicht ist, so reicht die von den Schenkeln 16 und 17 der Drahtfeder 15 auf die Mitnehmer 8 ausgeübte Kraft aus, die Teile 1 und 5 voneinander zu trennen (vgl. Fig. 11). Damit wird eine Zufallskontaktierung verläßlich verhindert. Die Verriegelung über die Schenkel 16 und 17 der Drahtfeder 15 und die Mitnehmer 8 des einen Teiles 1 der Steckverbindung ist so gestaltet, daß sie nur mit relativ großem Aufwand aufhebbar ist. Steckverbindungen dieser Art werden als Go-Nogo- Steckverbindungen bezeichnet. Die hier beschriebene und dargestellte Steckverbindung ist auch dort mit Erfolg einsetzbar, wo die Teile 1 und 5 der Steckverbindung andere Querschnittsformen besitzen als hier beispielsweise gezeigt sind. Solche Querschnittsformen können rund oder vieleckig sein. Wichtig ist, daß eine vorgespannte Feder so lange eine Gegenkraft auf die zu verbindenden Teile ausübt, bis die optimale Kontaktgabe sichergestellt ist. Bevor diese optimale Kontaktgabe sichergestellt ist, hat die vorgespannte Feder die Aufgabe, die Teile voneinander zu trennen. Ist die optimale Kontaktgabe erreicht, so hat diese Feder zusätzlich die Aufgabe, die so verbundenen Teile gegeneinander zu verriegeln, um dadurch eine ungewollte und willkürliche Trennung der Teile zu unterbinden. Je nach Ausbildung und Vorspannung der Drahtfeder (15) ist der Aufwand zum Entriegeln und Lösen der Steckverbindung verschieden groß. Die Drahtfeder kann beispielsweise so ausgestaltet und so vorgespannt sein, daß die Steckverbindung nur unter Beiziehung von Werkzeugen lös- und entriegelbar ist oder aber in der Weise, daß das Lösen und Entriegeln ohne Werkzeug möglich ist.
Legende zu den Hinweisziffern:
1. Elektrische Steckverbindung mit einem ersten Teil (1) mit darin angeordneten, an Leitungen
(6) anschließbaren Kontaktelementen und einem zweiten Teil (5) mit darin zu den Kontaktelementen
des ersten Teiles korrespondierend angeordneten und ausgebildeten Kontaktelementen,
wobei diese Kontaktelemente beispielsweise als Kontaktstifte (4) und/oder Kontaktbuchsen
ausgebildet sind und bei hergestellter Steckverbindung die Kontaktelemente kontaktgebend
aneinander anliegen und die beiden Teile (1, 5) gegen willkürliche Trennung gegeneinander
verriegelbar sind und zur Verriegelung eine im einen Teil (5) gelagerte Drahtfeder
(15) mit mindestens einem durch die Verschiebebewegung der Teile (1, 5) zur Herstellung
der Steckverbindung auslenkbaren Schenkel (16, 17) vorgesehen ist, welcher sowohl
in einer Ebene parallel zur Verschieberichtung der Teile (1, 5) zur Herstellung der
Steckverbindung als auch quer dazu auslenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schenkel (16, 17) von einem frei auskragenden Federdraht gebildet wird, dessen
freies Ende an einer Führungskufe des die Drahtfeder (15) aufnehmenden Teiles (5)
anliegt und bei einer Auslenkung des Schenkels durch eine Verschiebebewegung der Teile
(1, 15) zur Herstellung der Steckverbindung entlang dieser Führungskufe verschiebbar
ist, wobei diese Führungskufe einen ersten Abschnitt (19) aufweist, der parallel zur
Verschieberichtung der Teile (1, 5) verläuft, und einen daran anschließenden Abschnitt
(20) mit einer nach außen gerichteten Keilschräge.
2. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtfeder
(15) einen mehrere Windungen aufweisenden Abschnitt besitzt, von dessen einem Ende
der auskragende Schenkel (16, 17) ausgeht, und daß die Windungen der Drahtfeder (15)
in einer taschenartigen Ausnehmung (14) des Teiles (5) angeordnet sind.
3. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Abschnitt (19) der Führungskufe länger ist als der die nach außen gerichtete
Keilschräge aufweisende Abschnitt (20).
4. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Außenseite des einen Teiles (1) mindestens ein Vorsprung oder Nocken als
Mitnehmer (8) angeordnet ist und in dem von diesem Mitnehmer (8) bei der Herstellung
der Steckverbindung überfahrenen Bereich der auslenkbare Schenkel (16, 17) der Drahtfeder
(15) liegt.
5. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rechtwinkelig
zur Verschieberichtung gemessene Höhe (h) dieses als Mitnehmer (8) dienenden Vorsprunges
oder Nockens kleiner ist als die durch den als Kellschräge ausgebildeten Abschnitt
(20) bedingte seitliche Auslenkung (H) des Schenkels (16, 17) der Drahtfeder (15).
6. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß bei hergestellter Steckverbindung der auslenkbare Schenkel (16, 17) der Drahtfeder
(15) an der Rückseite des Mitnehmers (8) anliegt.
7. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der die Drahtfeder (15) aufweisende Teil (5) einen Basisschenkel (9) besitzt mit
daran festgelegten Kontaktelementen (4) und dieser Basisschenkel (9) einen Teil eines
umfangsgeschlossenen Rahmens bildet und der dem Basisschenkel (9) gegenüberliegende
Schenkel (10) zur Aufnahme des ersten Teiles (1) eine Öffnung (11) aufweist und am
einen diese beiden Schenkel (9, 10) verbindenden Schenkel (13) die Drahtfeder (15)
gelagert ist und am anderen Schenkel (18) die Führungskufe ausgebildet ist.
8. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Öffnung
(11) zur Aufnahme des einen Teiles (1) aufweisende Schenkel (10) des umfangsgeschlossenen
Rahmens breiter ist als die daran anschließenden Schenkel (13, 18) des Rahmens und
die Unterseite dieses seitlich ausladenden Schenkels (10) als Anlage für den Schenkel
(16, 17) der Drahtfeder (15) dient.
9. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
korrespondierend zur Umfangskontur des aufzunehmenden Teiles (1) ausgebildete Öffnung
(11) im einen Schenkel (10) des anderen Teiles (5) mindestens eine in Verschieberichtung
des Teiles verlaufende Nut (12) aufweist zur Aufnahme des Mitnehmers (8) und der auslenkbare
Schenkel (16, 17)der Drahtfeder (15) in den Querschnittsbereich dieser Nut (12) ragt.
10. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der auslenkbare
Schenkel (16, 17) der Drahtfeder (15) an der Unterseite des ausladenden Schenkels
(10) unter Vorspannung anliegt.
11. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drahtfeder (15) zwei auskragende und auslenkbare, im wesentlichen parallele
Schenkel (16, 17) aufweist und jeder der beiden Schenkel (16,17) an einer Außenseite
des die Drahtfeder (15) tragenden Teiles (5) unter Vorspannung anliegt.