Elektrischer Steckverbinder

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder zur Verwendung zwischen einer korrespondierenden Dose (50) und einem elektrischen Steuergerät für ein Rückhaltesystem in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse (10) mit mindestens einem zur Entriegelung betätigbaren, zumindest teilweise federnd ausgebildeten Verriegelungsarm (11, 11') zur Verrastung des Gehäuses (10) mit der Dose (50), wobei der Verriegelungsarm (11, 11') in einem gesteckten Zustand ohne Betätigung und bei Anlegen einer Zugkraft K zum Lösen des Steckverbinders aus der Dose (50) die Verrastung verstärkend ausgebildet ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder zur Verwendung zwischen einer korrespondierenden Dose und einem elektrischen Steuergerät für ein Rückhaltesystem in Kraftfahrzeugen gemäß Patentanspruch 1.

[0002] Für solche elektrischen Steckverbinder bestehen extrem hohe Sicherheitsanforderungen hinsichtlich der Stecksicherheit und der Kontaktierungssicherheit, die beide auch über einen langen Zeitraum und unter teils extremen Bedingungen wie Vibrationen und starken Temperaturschwankungen sichergestellt sein müssen.

[0003] Gleichzeitig besteht die Forderung nach immer günstigeren, leichteren und einfach zu montierenden Steckverbindern mit geringst möglichem Platzbedarf.

[0004] Ebenso soll eine intuitive Betätigung der Entriegelung beim Lösevorgang, vorzugsweise ohne Werkzeug, gegeben sein.

[0005] Weitere Anforderungen sind niedrige Einsteckkräfte mit deutlicher akustischer und/oder taktiler Rückmeldung beim Steckvorgang, Anzeige des Steckzustandes und eine gegen Fremdeinwirkung möglichst sichere Geometrie.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die vorgenannten technischen Probleme möglichst optimal, insbesondere zugeschnitten auf Standardschnittstellen, zu lösen.

[0007] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1, 2 oder 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmale.

[0008] Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, insbesondere unter Verzicht auf eine Sekundärverriegelung, an dem Gehäuse des Steckverbinders angeordnete Verriegelungsarme so auszugestalten, dass bei ungewolltem Lösen des Steckverbinders aus der Dose (also ohne Betätigung des Verriegelungsarms beziehungsweise der Verriegelungsarme, also in der Verriegelungsstellung) aufgrund der Geometrie des Verriegelungsarmes die Verrastung des Verriegelungsarmes beziehungsweise des Gehäuses mit der Dose verstärkt wird (Verriegelung). Mit anderen Worten wird der Eingriff des Verriegelungsarmes in die Dose, insbesondere an einem zum Verriegelungsarm korrespondierenden Rastabschnitt der Dose, so verstärkt, dass ein Herausziehen des Steckers ohne Betätigung des Verriegelungsarms unmöglich wird (außer durch Zerstörung). Somit ist der erfindungsgemäße elektrische Steckverbinder selbsthemmend ausgebildet, soweit eine Betätigung des Verriegelungsarmes oder der Verriegelungsarme unterbleibt. Bei Belastung des Steckverbinders entgegen der Steckrichtung S (also bei Anlegen einer Zugkraft K) wirkt der Verriegelungsarm (oder die Verriegelungsarme) derart, dass die Rastkraft der Verrastung beziehungsweise die Haltekraft selbstständig bei steigender Zugkraft bis zur Zerstörung des Verriegelungsarms oder des Gehäuses beziehungsweise des elektrischen Steckverbinders ansteigt. Die selbsthemmende Wirkung kann durch Betätigung des Verriegelungsarms (oder der Verriegelungsarme) zumindest soweit aufgehoben werden, dass ein Herausziehen des Steckverbinders aus der Dose (Anzünder) möglich ist.

[0009] Entscheidend ist dabei insbesondere das Zusammenwirken des Systems aus erfindungsgemäßem elektrischen Steckverbinder und der, insbesondere standardisierten, Dose (Anzünder).

[0010] Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wenn der elektrische Steckverbinder so ausgebildet ist, dass bei Betätigung des Verriegelungsarms (beziehungsweise der Verriegelungsarme) die Rastverbindung zwischen dem Verriegelungsarm und der Dose nicht vollständig ausrastet (und entsprechend die Haltekraft beziehungsweise Rastkraft auf null reduziert würde), sondern durch Betätigung des Verriegelungsarms nur die selbsthemmende Wirkung (Verriegelung) des Verriegelungsarms aufgehoben wird. Zum Lösen des elektrischen Steckverbinders bei betätigtem Verriegelungsarm ist dabei eine (nicht selbsthemmende) Rastkraft zu überwinden, insbesondere entgegen der Federkraft des Verriegelungsarmes, vorzugsweise durch Verformung des Verriegelungsarmes. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Verformung des Verriegelungsarmes zur Federung in einem in Steckrichtung S unteren Abschnitt des Federarmes (Federabschnitt unterhalb des Rastabschnitts) vorgesehen ist, insbesondere durch Wölbung des Federabschnitts von dem korrespondierenden Rastabschnitt der Dose weg.

[0011] Auf diese Weise lässt sich eine platzsparende Geometrie verwirklichen, die gleichzeitig in Standarddosen verwendbar ist und die selbsthemmende Wirkung des Verriegelungsarmes auf besonders einfache und platzsparende Weise verwirklicht wird.

[0012] Besonders effektiv ist die selbsthemmende Wirkung des Verriegelungsarmes, wenn die Verrastung des Verriegelungsarms gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit der Dose quer zu einer Steckrichtung S erfolgt.

[0013] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verriegelungsarm zwischen zwei, insbesondere quer zur Steckrichtung gegenüberliegend angeordneten, vorzugsweise am Deckel angeformten, Anschlägen, zwischen der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung betätigbar ist. Eine solche Geometrie ist überraschend effektiv, sicher und platzsparend realisierbar, ohne dass Ermüdungserscheinungen auch bei langfristigem Einsatz, beispielsweise durch Kriechen des Kunststoffmaterials, auftreten.

[0014] Hierbei ist von besonderem Vorteil, wenn der Verriegelungsarm im gesteckten Zustand im Querschnitt radial nach außen gewölbt ist, da auf diese Weise die selbsthemmende Wirkung beziehungsweise Verstärkung der Verrastung des Steckverbinders mit der Dose unter optimaler Kraftverteilung entlang des Verriegelungsarms realisierbar ist. Somit ist sichergestellt, dass der Verriegelungsarm abhängig von der Geometrie und Beschaffenheit eine sehr hohe maximale Gegenkraft bis zur Zerstörung des Verriegelungsarms und/oder des Steckverbinders aufbringt.

[0015] Indem der Rastabschnitt als, insbesondere gerundete, Rastnase ausgebildet ist, erfolgt eine eindeutige akustische und taktile Rückmeldung beim Steckvorgang. Gleichzeitig ist eine solche Ausgestaltung platzsparend realisierbar und mit Standarddosen verwendbar.

[0016] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Gehäuse einen, insbesondere mit dem Gehäuse durch Rastmittel verrastbaren, Deckel aufweist. Auf diese Weise ist der elektrische Steckverbinder aus zwei Bauteilen, nämlich einen Deckel und einen den Verriegelungsarm (oder die Verriegelungsarme) aufweisenden Steckkörper herstellbar, so dass die Herstellkosten auf ein Minimum reduziert werden, da nur zwei Kunststoffteile herzustellen sind. Dies bringt eine Bauteilereduktion und Kostenersparnis mit sich.

[0017] Indem die Länge F des Federabschnitts weniger als ein Drittel, insbesondere weniger als ein Viertel, der Höhe des Verriegelungsarms beträgt, ist der Federabschnitt stabil und die Verriegelung sichergestellt.

[0018] Erfindungsgemäß ist es außerdem denkbar, auf eine Sekundärverriegelung zu verzichten. Somit lässt sich das Lösen einer Kurzschlussbrücke wesentlich leichter integrieren, da die Kinematik des erfindungsgemäßen Steckverbinders deutlich einfacher als bei Steckverbindern mit einer Sekundärverriegelung ausgebildet ist.

[0019] Erfindungsgemäß wird auch ein System aus dem vorbeschriebenen Steckverbinder mit der vorbeschriebenen Dose offenbart, wobei vorrichtungsgemäße Merkmale des elektrischen Steckverbinders und/oder der Dose als systemgemäß offenbart gelten sollen.

[0020] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen:

Figur 1a

eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Steckverbinders mit einem betätigten und einem nicht betätigten Verriegelungsarm mit einer Dose in einer ersten Ausführungsform,

Figur 1b

eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Steckverbinders mit einem betätigten und einem nicht betätigten Verriegelungsarm mit einer Dose in einer zweiten Ausführungsform,

Figur 2

eine Seitenansicht des Steckverbinders,

Figur 3

eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders,

Figur 4

eine Ansicht des Steckverbinders von oben und

Figur 5

eine Ansicht des Steckverbinders von unten.

[0021] In den Figuren sind gleiche oder gleichlautende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0022] Der in Figur 2 bis 5 gezeigte elektrische Steckverbinder 1 besteht aus einem Steckkörper 10s und einem mit dem Steckkörper 10s über Rastmittel 15, 16 verrastbaren Deckel 10d, die gemeinsam ein Gehäuse 10 bilden. In das Gehäuse 10 sind zwei Leitungen 2, 3 geführt, die jeweils mit Buchsen 4, 5 im Inneren des L-förmigen Gehäuses 10 verbunden sind, wobei die Buchsen 4, 5 parallel zueinander verlaufen und in Steckrichtung S verlaufen. Die Buchsen 4, 5 dienen zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Steckverbinders 1 mit zwei korrespondierenden Steckkontakten 52, 53 der Dose 50.

[0023] Zur Verrastung des elektrischen Steckverbinders 1 mit der Dose 50 sind an dem elektrischen Steckverbinder 1 jeweils seitlich gegenüberliegend Verriegelungsarme 11, 11' als Bestandteil des Steckkörpers 10s vorgesehen. Diese weisen Rastabschnitte 12, 12' mit Rastnasen 12n, 12n' auf, die in dem in Figur 1 gezeigten gesteckten Zustand mit korrespondierenden Rastabschnitten 51, 51', hier in Form einer umlaufenden, innenliegenden Rastnut 54 der Dose 50, verrasten.

[0024] Das Gehäuse 10 ist somit zweiteilig ausgebildet und im Übrigen sind nur die Leitungen 2, 3 sowie die Buchsen 4, 5 als Bauteile des elektrischen Steckverbinders vorgesehen.

[0025] Der Steckkörper 10s weist eine zur Öffnung der Dose 50 korrespondierende, insbesondere im Wesentlichen zylinderförmige, Steckkontur 19 auf, an der die Verriegelungsarme 11, 11' seitlich federnd angelenkt angeformt sind, und zwar an einem in Steckrichtung S liegenden unteren Ende 20, 20' der Verriegelungsarme 11, 11'. Am gegenüberliegenden, oberen (freien) Ende 21, 21' der Verriegelungsarme 11, 11' sind jeweils seitlich aus dem Gehäuse 10 im nicht betätigten (entspannten) Zustand der Verriegelungsarme 11, 11' herausragende Griffe 22, 22' zur Betätigung der Verriegelungsarme 11, 11' vorgesehen, insbesondere an diesen angeformt.

[0026] Mit einem unteren, umfangsgeschlossenen Ringabschnitt 19r der Steckkontur 19 taucht die Steckkontur 19 im gesteckten Zustand in eine zumindest abschnittsweise am Umfang eines Isolierrings 40 der Dose 50 vorgesehene Tasche 41 ein. Hierdurch wird erfindungsgemäß mindestens eines der unteren Enden 20, 20', insbesondere mittelbar über den Isolierring 40, in der Dose 50 fixiert, wobei durch die Tiefe der Tasche 41 beziehungsweise die Eintauchtiefe der unteren Enden 20, 20' in die Tasche 41 die Kinematik eines von der Tasche 41 bis zum Rastabschnitt 12, 12' mit einer Länge F verlaufenden Federabschnitts 17, 17' bestimmt wird.

[0027] Der Federabschnitt 17, 17' ist in Richtung des Rastabschnitts 51, 51' der Dose 50 angewinkelt, insbesondere um einen Winkel größer 5°, vorzugsweise größer 10°, noch bevorzugter größer 20°.

[0028] In der Figur 1 ist anhand des nicht betätigten linken Verriegelungsarms 11' der gesteckte und verriegelte Zustand des elektrischen Steckverbinders 1 in der Dose 50 gezeigt. Der Verriegelungsarm 11' ist in der Verriegelungsposition, so dass der Steckverbinder 1 nicht herausgezogen werden kann. Zur Definition der Verriegelungsposition ist ein Anschlag 13' am Deckel 10d vorgesehen, an welchem das obere Ende 21' des Verriegelungsarms 11' durch die Federwirkung des Verriegelungsarms 11' anschlägt.

[0029] Um die selbsthemmende Wirkung zu entfalten, weist mindestens einer der Verriegelungsarme 11, 11' (im gezeigten Ausführungsbeispiel beide) eine spezielle Geometrie auf, die mit dem Biegebalkenprinzip vergleichbar ist. Wesentlich ist dabei, dass die Verriegelungsarme, die einseitig - und zwar unten - angebunden sind, als Biegebalken wirken, wobei der Biegebalken ein unteres festes Lager und ein oberes bewegliches Gleitlager aufweist. Sobald einer der Verriegelungsarme 11, 11' durch Betätigung an einem der Anschläge 14, 14' anstößt, erhält der entsprechende Verriegelungsarme 11, 11' ein zweites Auflager (und zwar ein Gleitlager) und arbeitet nach dem Prinzip eines gebogenen Biegebalkens. In Fig. 1 ist dies beim rechten Verriegelungsarme 11 ersichtlich. Der Verriegelungsarm 11 ist nach außen durchgebogen und unterhakt mit der Rastnase 12n an der Rastausnehmung der Dose 50. Wird der Steckverbinder 1 entgegen der Steckrichtung S weiter betätigt, so können die Verriegelungsarme 11, 11' in der eingefederten Stellung diese durch Ziehen am Stecker nach dem Biegebalkenprinzip an der Rastausnehmung der Dose betätigt und somit also über die Rastnasen 12n, 12n' ausgelenkt werden, wobei das obere Ende 21, 21' der Verriegelungsarme 11, 11' an dem jeweiligen Anschlag 14, 14' entlang gleitet. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Steckverbinders 1 bei Betätigung der Verriegelungsarme 11, 11' nur durch Zug am Stecker aus der Dose 50 herausgezogen werden kann, da der Zustand davor als selbsthemmender Zustand ausgebildet ist, bei dem die Rastnasen 12n, 12n' jedenfalls mit einem geringen Teilabschnitt in die Rastausnehmung an der Dose 50 eingreifen. Das untere Ende 20 ist in der Tasche 41 des Isolierrings 40 (denkbar wäre auch eine Tasche der Dose 50) eingespannt/fixiert, und zwar zumindest quer zur Steckrichtung S.

[0030] Soweit an dem Gehäuse 10 beziehungsweise dem elektrischen Steckverbinder 1 eine entgegen der Steckrichtung S wirkende Zugkraft K (kann auch angewinkelt anliegen) angreift, stützt sich der Rastabschnitt 12, 12' mit seiner Rastnase 12n, 12n' an einer Ecke 12e, 12e' der Rastnase 12n, 12n' an einer korrespondierenden inneren Oberkante 51o, 51o' des korrespondierenden Rastabschnitts 51, 51' ab. Je höher die Zugkraft K, umso stärker die entsprechende Haltekraft. Gleichzeitig wölbt sich der Federabschnitt 17, 17' zum Inneren des Steckverbinders 1 hin aus und verstärkt dadurch nochmals die Haltekraft.

[0031] Erst durch Betätigung des Verriegelungsarms 11, 11 in die beim rechten Verriegelungsarm 11 in Figur 1 gezeigte Entriegelungsposition ist der Steckverbinder 1 aus der Dose 50 lösbar. Die Entriegelungsposition ist durch einen Anschlag 14, 14' definiert, der dem jeweilige Anschlag 13, 13' gegenüberliegend am Deckel 10d angeordnet ist. Die Betätigung erfolgt durch seitlich aus dem Gehäuse 10 herausragende Griffe 22, 22'. Die Verriegelungsposition kann durch Sichtfenster 23, 23' angezeigt und kontrolliert werden.

[0032] In der Entriegelungsstellung ist der Verriegelungsarm 11, 11 radial nach außen gewölbt, so dass das Ausrasten der Verrastung entgegen der Federkraft einerseits des Federabschnitts 17, 17' und andererseits des auf der anderen Seite des Rastabschnitts 12, 12' liegenden oberen Federabschnitts 18, 18' erfolgt. Der obere Federabschnitt 18, 18' ist erfindungsgemäß länger als der für die Verriegelung zuständige Federabschnitt 17, 17'.

[0033] Die Ausführungsformen der Dosen 50 in den Figuren 1a und 1b unterscheiden sich in der Ausformung der Rastnut 54, die bei der Ausführungsform gemäß Figur 1a an der inneren Oberkante 51o, 51o' angeschrägt ist, so dass die Rastkraft zum Lösen des Verriegelungsarms 11, 11' in der Entriegelungsstellung geringer ist.

[0034] In der Ausführungsform gemäß Figur 1b ist die innere Oberkante 51o, 51o' quer zur Steckrichtung S, so dass die Verriegelung sicherer ist, jedoch das Ausrasten schwerer.

[0035] Ein definierter Rastpunkt ergibt sich insbesondere durch die im Querschnitt halbkreisförmige Ausgestaltung der Rastnasen 12n, 12n'.

Bezugszeichenliste

[0036] 

1

elektrischer Steckverbinder

2

Leitungen

3

Leitungen

4

Buchse

5

Buchse

10

Gehäuse

10d

Deckel

10s

Steckkörper

11, 11'

Verriegelungsarm

12, 12'

Rastabschnitte

12n, 12n'

Rastnase

12e, 12e'

Ecken

13, 13'

Anschläge

14, 14'

Anschläge

15

Rastmittel

16

Rastmittel

17, 17'

Federabschnitte

18, 18'

obere Federabschnitte

19

Steckkontur

19r

Ringabschnitt

20, 20'

untere Enden

21, 21'

obere Enden

22, 22'

Griffe

23, 23'

Sichtfenster

40

Isolierring

41

Tasche

50

Dose

51, 51'

Rastabschnitt

51o, 51o'

inneren Oberkanten

52

Steckkontakt

53

Steckkontakt

54

Rastnut

K

Zugkraft

S

Steckrichtung

F

Länge

H

Höhe

Ansprüche

1. Elektrischer Steckverbinder zur Verwendung zwischen einer korrespondierenden Dose (50) und einem elektrischen Steuergerät für ein Rückhaltesystem in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse (10) mit mindestens einem zur Entriegelung betätigbaren, zumindest teilweise federnd ausgebildeten Verriegelungsarm (11, 11') zur Verrastung des Gehäuses (10) mit der Dose (50), wobei der Verriegelungsarm (11, 11') in einem gesteckten Zustand ohne Betätigung und bei Anlegen einer Zugkraft K zum Lösen des Steckverbinders aus der Dose (50) die Verrastung verstärkend ausgebildet ist.

2. Elektrischer Steckverbinder zur Verwendung zwischen einer korrespondierenden Dose (50) und einem elektrischen Steuergerät für ein Rückhaltesystem in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse (10) mit mindestens einem zur Entriegelung zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung betätigbaren, zumindest teilweise federnd ausgebildeten Verriegelungsarm (11, 11') zur Verrastung des Gehäuses (10) mit der Dose (50), wobei der Verriegelungsarm (11, 11') bei Anlegen einer Zugkraft K zum Lösen des Steckverbinders aus der Dose (50) in der Verriegelungsstellung verriegelnd und in der Entriegelungsstellung lösbar verrastend ausgebildet ist.

3. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verriegelungsarm (11, 11') einen Rastabschnitt (12, 12') zum Einrasten in einen korrespondierenden Rastabschnitt (51, 51') der Dose (50) aufweist, der an einem zur Steckrichtung S in Richtung des korrespondierenden Rastabschnitts (51, 51') angewinkelten unteren Federabschnitt (17, 17') des Verriegelungsarms (11, 11') angelenkt ist.

4. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verrastung des Verriegelungsarms (11, 11') mit der Dose (50) quer zu einer Steckrichtung S erfolgt.

5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der Verriegelungsarm (11, 11') zwischen zwei, insbesondere quer zur Steckrichtung S gegenüberliegend angeordneten, vorzugsweise am Deckel (10d) angeformten, Anschlägen (13, 13', 14, 14'), zwischen der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung betätigbar ist.

6. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verriegelungsarm (11, 11') in der Entriegelungsstellung im Querschnitt radial nach außen gewölbt ist.

7. Steckverbinder nach Anspruch 3, bei dem der Rastabschnitt (12, 12') als, insbesondere gerundete, Rastnase (12n, 12n') ausgebildet ist.

8. Steckverbinder nach Anspruch 3, bei dem der Verriegelungsarm (11, 11') an seinem unteren Ende, insbesondere durch eintauchen in eine Tasche (41) eines in die Dose (5) eingesetzten Isolierrings (40), fixiert ist.

9. Steckverbinder nach Anspruch 3, bei dem die Länge F des Federabschnitts () weniger als ein Drittel, insbesondere weniger als ein Viertel, der Höhe H des Verriegelungsarms (11, 11') beträgt.

10. System aus einem Steckverbinder (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Dose (50) mit einem korrespondierenden Rastabschnitt (51, 51').

Zeichnung