[0001] Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit einem Verriegelungsbügel insbesondere
zur elektrischen Verbindung eines Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger sowie ein Anschlusskabel
mit einem solchen Steckverbinder.
[0002] Üblicherweise ist ein solcher Steckverbinder über ein Kabel an der Rückseite eines
Kraftfahrzeugs befestigt oder mit diesem verbunden. Zwecks Herstellung der elektrischen
Verbindung wird der Steckverbinder in eine am Anhänger angebrachte Steckdose eingeführt
und durch einen Verriegelungsbügel in dieser Position fixiert.
[0003] Aus der
EP1111729A2 ist ein solcher Steckverbinder bekannt. Dieser Steckverbinder weist einen schwenkbaren
Verriegelungsbügel auf, der zwei drehbar gelagerte Rollen umfasst, welche in verriegelter
Stellung an der Steckdose angebrachte Verriegelungswiderlager umgreifen können, um
den Stecker in dieser Stellung zu halten und zu sichern. Nachteilig an dieser Lösung
ist, dass die Rollen und Rollenlager belastenden Einwirkungen ausgesetzt sind. Bei
wiederholter und/oder übermässiger mechanischer Belastung können die Rollenlager brechen.
Auch Witterungseinflüsse, Verschmutzung und Oxidation belasten die Rollenlager über
längere Zeit erheblich, so dass deren Funktion über eine längere Zeitdauer normalerweise
nicht gewährleistet ist.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Steckverbinder
sowie ein Anschlusskabel mit einem solchen Steckverbinder insbesondere zur elektrischen
Verbindung eines Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger zu schaffen.
[0005] Der Steckverbinder soll zuverlässig mit einem Gegenstück verbindbar sein und äusseren
Einflüssen, insbesondere wiederholten mechanischen Einwirkungen und Witterungseinflüssen
unbeschadet standhalten, so dass Verschleisserscheinungen vermieden werden.
[0006] Die einwandfreie Funktion des Verriegelungsbügels soll über eine möglichst lange
Betriebsdauer gewährleistet bleiben.
[0007] Der Verriegelungsbügel soll einfach und stabil aufgebaut und kostengünstig herstellbar
sein.
[0008] Diese Aufgabe wird mit einem Steckverbinder, einem Stecker oder einer Buchse, und
einem Anschlusskabel gelöst, welche die in Anspruch 1 bzw. Anspruch 14 angegebenen
Merkmale aufweisen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen
angegeben.
[0009] Der erfindungsgemässe Steckverbinder dient insbesondere der Herstellung einer elektrischen
Verbindung zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger, vorzugsweise zwischen einem
Lastkraftwagen und zugehörigem Anhänger. Hierfür kann der Steckverbinder mit einem
korrespondierenden zweiten Steckverbinder, eine Buchse oder einem Stecker, am Zugfahrzeug
und am Anhänger verbunden werden.
[0010] Der Steckverbinder umfasst ein Steckverbindergehäuse, in das ein elektrisches Kabel
eingeführt werden kann. Die einzelnen elektrischen Leiter des Kabels werden innerhalb
des Gehäuses mit den Polen einer im Gehäuse angebrachten Steckeinheit verbunden. Am
Gehäuse ist ein Verriegelungsbügel angebracht, welcher um eine Lagerachse schwenkbar
ist. Der Verriegelungsbügel umfasst zwei Bügelschenkel, welche je ein am Steckverbindergehäuse
gelagertes Flanschelement und je ein Verriegelungselement aufweisen. Das Verriegelungselement
ist vorzugsweise so ausgeführt, dass es lösbar mit einem Verriegelungswiderlager koppelbar
ist, das an einem zum Steckverbinder korrespondierenden zweiten Steckverbinder, ggf.
einer Buchse angebracht ist.
[0011] Erfindungsgemäss weisen die Verriegelungselemente kurvenförmige Kufenelemente auf.
Diese Kufenelemente erleichtern das Gleiten des Verriegelungsbügels über die Verriegelungswiderlager.
Anschliessend an die Kufenelemente sind Rastflächen zur vorgesehen, an denen die Verriegelungswiderlager
nach der Verriegelung des Steckverbinder gelagert werden.
[0012] Vorzugsweise ist der erfindungsgemässe Verriegelungsbügel einstückig ausgeführt.
Als Materialien können sowohl metallische Bleche, Legierungen oder Kunststoffe verwendet
werden. Vorzugsweise ist der Verriegelungsbügel aus Edelstahl gefertigt. Durch die
einstückige Ausführung wird die Zahl der Arbeitsschritte, welche zur Herstellung des
Verriegelungsbügels benötigt werden reduziert. Zudem wird das Risiko des Abbrechens
von nicht stoffschlüssig mit dem Verriegelungsbügel verbundenen Teilen durch mechanische
Beanspruchung eliminiert.
[0013] Das Kufenelement umfasst erfindungsgemäss eine Lauffläche, wobei die Breite dieser
Lauffläche ein Mehrfaches der Wandstärke des Bügelschenkels beträgt. In einer bevorzugten
Ausführungsform beträgt die Breite der Lauffläche das 1.5-5 fache der Wandstärke des
Bügelschenkels. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Breite der
Lauffläche 1mm bis 5mm. Vorzugsweise ist die Lauffläche senkrecht zum an die Lauffläche
angrenzenden Teil des Verriegelungselements ausgerichtet. Durch diese Breite der Laufflächen
wird gewährleistet, dass der Verriegelungsvorgang praktisch verschleissfrei erfolgen
kann.
[0014] Das Kufenelement ist in einer vorzugsweisen Ausgestaltung als Segment eines Hohlzylinders
ausgeführt.
[0015] In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung sind am Übergang zwischen den Kufenelementen
und den Rastfläche Senken vorgesehen. Durch die Ausbildung von Senken können scharfe
Kanten an den Enden der Kufenelemente, die bei der Herstellung des Verriegelungsbügels
auftreten können, so positioniert werden, dass sie beim Übergang der Verriegelungswiderlager
nicht mit diesen in Berührung kommen und diese somit auch nicht schädigen können.
Vorzugsweise ist die Senke an der Rastfläche so positioniert, dass das Verriegelungswiderlager
in der verriegelten Position genau in der Senke zu liegen kommt. Hierdurch wird der
Schutz gegen ungewolltes Entriegeln - beispielsweise durch Vibrationen - erhöht.
[0016] In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung wird die Differenz der Abstände von
der Drehachse des Verriegelungsbügels des Kufenelement einerseits und der Rastfläche
andererseits in einem Bereich zwischen 0,3mm und 2mm gewählt. Dadurch dass das Kufenelement
näher an der Drehachse liegt als die Rastfläche werden die Verriegelungswiderlager
in der verriegelten Position stabil gehalten.
[0017] In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung ist das Lagerelement, durch welches
der Verriegelungsbügel mit dem Steckverbindergehäuse verbunden ist, aus einem elastischen
Material ausgeführt. Die beim Verriegeln des Bügels auftretenden Kräfte können somit
zumindest teilweise durch elastische Dehnung des Lagerelements aufgenommen werden.
[0018] Ein aus einem metallischen Blech gefertigter Verriegelungsbügel wird vorzugsweise
durch Stanzbiegen hergestellt.
[0019] Bei einer weiteren erfindungsgemässen Ausgestaltung ist der Verriegelungsbügel aus
einem UV-beständigen Kunststoff gefertigt. Der Verriegelungsbügel wird bei dieser
Ausgestaltung vorzugsweise durch Spritzgiessen hergestellt.
[0020] Die Kufenelemente sind vorzugsweise so ausgeführt, dass sie einstückig mit dem Verriegelungsbügel
verbunden sind. Durch die einstückige Ausführung können die Kufenelemente direkt bei
der Formung des Bügels mitgeformt werden, so dass die Zahl der Bearbeitungsschritte
minimiert wird.
[0021] In einer weiteren erfindungsgemässen Ausgestaltung werden die Kufenelemente nach
der Herstellung des Verriegelungsbügels geschliffen und/oder poliert, so dass die
Gleitreibung beim Übergang über das Verriegelungswiderlager reduziert wird. In einer
bevorzugten Ausgestaltung wird der Bügel nach dem Formungsprozess gleitgeschliffen.
Zur Reduktion der Gleitreibung kann auch eine hierfür geeignete Beschichtung auf die
Kufenelemente aufgebracht werden.
[0022] Vorzugsweise umfasst der erfindungsgemässe Steckverbinder 7- oder 15-Pole.
[0023] Der Steckverbinder wird in einer erfindungsgemässen Ausgestaltung an ein Kabel angebracht.
Vorzugsweise ist dieses Kabel als Spiralkabel ausgeführt.
[0024] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind an beiden Enden eines Kabels, vorzugsweise
eines Spiralkabels, erfindungsgemässe Steckverbinder angebracht.
[0025] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- Fig. 1a
- einen erfindungsgemässen Steckverbinder 1 mit einem Verriegelungsbügel 4, der auf
einander gegenüberliegenden Seiten mit Verriegelungselementen 41 versehen ist;
- Fig. 1b
- den Steckverbinder 1 von Fig. 1a mit dem Verriegelungsbügel 4 beim Übergang in eine
Position, in der der Steckverbinder 1 mit einer schematisch gezeigten Buchse 2 verriegelt
ist;
- Fig. 1c
- den Steckverbinder 1 von Fig. 1b mit den Verriegelungsbügel 4 in der Position, in
der der Steckverbinder 1 mit der Buchse 2 verriegelt ist und die Verriegelungselemente
41 zwei an der Buchse 2 vorgesehene Verriegelungslager 21 umgreifen;
- Fig. 2
- eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders 1 von Fig. 1a mit dem Verriegelungsbügel
4, der die beiden schematisch gezeigten Verriegelungslager 21 umgreift;
- Fig. 3
- eine perspektivische Ansicht des Verriegelungsbügels 4 von Fig. 1a mit einem der Verriegelungslager
21 sowie zwei Detailansichten, in denen die beiden Verbindungselemente 41 und daran
vorgesehene Kufenelemente 411 vergrössert dargestellt sind; und
- Fig. 4
- eine Seitenansicht des Verriegelungsbügels 4 von Fig. 1a den Verriegelungselementen
41 kurz vor der Kopplung mit den beiden Verriegelungslagern 21 sowie Segmenten von
zwei Kreisbogen kb1, kb2 die konzentrisch zur Rotationsachse x des Verriegelungsbügels
4 verlaufen.
[0026] Fig. 1a zeigt einen erfindungsgemässen Steckverbinder 1 in einer vorzugsweisen Ausgestaltung.
Der als Stecker ausgestaltete Steckverbinder 1 umfasst ein Steckverbindergehäuse 11
mit Lagerbolzen 111, mittels denen ein Verriegelungsbügel 4 um eine Rotationsachse
x (siehe auf Fig. 3) drehbar gelagert ist, die senkrecht zur Längsachse y des Steckverbinders
1 verläuft. Der in geöffneter Position gezeigte Verriegelungsbügel 4 umfasst zwei
Schenkel 42, an deren Enden je ein Verriegelungselement 41 vorgesehen ist, das ein
Kufenelement 411 mit einer frontseitigen Lauffläche 4110 aufweist. Der vorzugsweise
U-förmige Verriegelungsbügel 4 umfasst ferner einen Betätigungsgriff 49, an den -
vorzugsweise per Hand oder über ein Werkzeug - eine Kraft angelegt werden kann, um
den Verriegelungsbügel 4 zu drehen. Am Eingang des Steckverbinders 1 ist zudem eine
Kabelzuführung 3 vorgesehen, durch die ein Kabel in den Steckverbinder 1 eingeführt
werden kann. Die Kabelzuführung 3 erfüllt vorzugsweise die Funktion eines Knickschutzes
und/oder einer Zugsentlastung.
[0027] Fig. 1b zeigt den Steckverbinder 1 von Fig. 1a nach einer Drehung des Verriegelungsbügels
4 in eine Drehlage, in der die Kufenelemente 411 über Verriegelungswiderlager 21 gleiten,
die beidseitig an einer schematisch dargestellten Buchse 2 angebracht sind, die zum
Steckverbinder 1 korrespondiert.
[0028] Fig. 1c zeigt den mit der Buchse 2 verriegelten Steckverbinder 1 von Fig. 1b nach
einer weiteren Drehung des Verriegelungsbügels 4, während der die Verriegelungswiderlager
21 über die Laufflächen 4110 der Kufenelemente 411 und eine Senke 412 in eine Rastposition
geführt wurden. Eine Detailansicht in Fig. 1c zeigt, wie die Verriegelungswiderlager
21 in der Rastposition an einer Rastfläche 413 anliegen.
[0029] Fig. 2 zeigt den erfindungsgemässen Steckverbinder 1 von Fig. 1a mit dem Verriegelungsbügel
4, der mittels Flanschelementen 43 mit den Lagerbolzen 111 gekoppelt ist, sowie zwei
schematisch gezeigten Verriegelungswiderlagern 21 der angekoppelten Buchse 2 (nicht
gezeigt). Die Verbindung des Verriegelungsbügels 4 mit dem Steckverbindergehäuse kann
durch beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Methoden, wie durch Verschraubung,
Vernietung oder vorzugsweise durch eine Lagerpfanne ausgeführt sein. Eine Detaildarstellung
zeigt eines der Arretierelemente 41, welches das zugehörige Verriegelungswiderlager
21 umgreift, nachdem dieses über das Kufenelement 411 zur Rastfläche 413 hin geführt
wurde.
[0030] Fig. 2 zeigt ferner, dass der Steckverbinder 1 mehrere elektrische Kontakte/Pole
15, z.B. 7 oder 15 Stück, umfasst. Eine am Steckverbindergehäuse 11 angebrachte Auflageplatte
16 dient der Lagerung einer vorzugsweise an der Buchse 2 vorgesehenen Klappe, die
der Abdeckung der Buchse 2 dient, nachdem diese vom Steckverbinder 1 entkoppelt wurde.
[0031] Fig. 3 zeigt den vorzugsweise ausgestalteten Verriegelungsbügel 4 des Steckverbinders
1 von Fig. 2, der mittels des Betätigungsgriffs 49 von der geöffneten Position in
die verriegelte Position und wieder zurück gedreht werden kann. Der vorzugsweise symmetrisch
aufgebaute Verriegelungsbügel 4 umfasst zwei miteinander verbundene Bügelschenkel
42, an deren Enden je ein Bügelfuss 421 vorgesehen ist. Jeder Bügelfuss 421 weist
auf einer Seite ein Verriegelungselement 41 und auf der gegenüberliegenden Seite ein
der Verbindung mit einem zugehörigen Lagerbolzen 111 dienendes Flanschelement 43 auf.
Zur Aufnahme der Lagerbolzen 111 sind die Flanschelemente 43 in dieser Ausgestaltung
mit einer Bohrung versehen, an die ein nach innen gebogener Rand oder Flanschring
anschliesst und die von einer Rotationsachse x durchlaufen wird, um die der Verriegelungsbügel
4 relativ zum Steckverbindergehäuse 11 gedreht werden kann.
[0032] In einer ersten Detailansicht A ist gezeigt, dass die Verriegelungselemente 41 eine
Rastfläche 413 und ein Kufenelement 411 umfassen, welches eine kurvenförmige Lauffläche
4110 mit der Breite b aufweist.
[0033] Eine zweite Detailansicht B zeigt eines der Verriegelungselemente 41 und das an der
Rastfläche 413 gelagerte zugehörige Verriegelungswiderlager 21 im verriegelten Zustand.
Das Verriegelungswiderlager 21 kann während des Drehens des Verriegelungsbügels 4
um die Drehachse x über die Laufflächen 4110 des Kufenelements 411 gleiten, um in
die verriegelte Position zu gelangen.
[0034] Aus beiden Detailansichten A und B ist ersichtlich, dass das Kufenelement 411 in
dieser vorzugsweisen Ausgestaltung ein Segment eines Hohlzylinders bildet. Es sind
jedoch auch andere Krümmungsverläufe der Laufflächen 4110 realisierbar. Kanten innerhalb
der Lauffläche 4110 werden vorzugsweise vermieden, so dass der Kopplungsvorgang jeweils
schonend verläuft. Der kurvenförmige Verlauf der Lauffläche 4110 kann vollständig
gerundet verlaufen oder auch auf wenigstens zwei zueinander geneigte Flächen reduziert
werden.
[0035] Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform des Verriegelungsbügels
4 von Fig. 3 mit zwei Kreisbogen kb1, kb2, die mit den Radien r1, r2 konzentrisch
zur Rotationsachse x des Verriegelungsbügels 4 verlaufen. Der Radius r2 des zweiten
Kreisbogens kb2 ist dabei um die Differenz dr = r2-r1 grösser als der Radius r1 des
ersten Kreisbogens kb1.
[0036] Der Radius r1 des ersten Kreisbogens kb1 entspricht dem Abstand von der Drehachse
x zum nächstliegenden Punkt der Lauffläche 4110 des Kufenelements 411. Ausserhalb
des Verriegelungsbereichs wird dieser Teil der Lauffläche 4110 entlang dem ersten
Kreisbogen kb1 geführt.
[0037] Der Radius r2 des zweiten Kreisbogens kb2 entspricht dem Abstand von der Drehachse
x zur Rastfläche 413.
[0038] Eingezeichnet ist ferner der Abstand r2 'von der Drehachse x zum radial entferntest
liegenden Punkt des Verriegelungswiderlagers 21.
[0039] Im unverriegelten Zustand des Steckverbinders 1 (mit dem Verriegelungswiderlager
21 ausserhalb des Eingriffsbereichs des Verriegelungselements 41) sowie im verriegelten
Zustand des Steckverbinders 1 (mit dem Verriegelungswiderlager 21' auf der Rastfläche
413 des Verriegelungselements 41) entspricht der Radius r2 des zweiten Kreisbogens
kb2 dem Abstand r2' von der Drehachse x zum Verriegelungswiderlager 21. Im Übergangsbereich
zwischen dem unverriegelten sowie dem verriegelten Zustand des Steckverbinders 1 ist
die Differenz der Abstände r1 und r2' zu überwinden.
[0040] Die inhärente Elastizität des Materials eines Teils des Steckverbinders 1 und/oder
der Buchse 2, insbesondere des Verriegelungsbügels 4, eines der Lagerelemente oder
eines Federelements, ist derart ausgelegt, dass die Differenz dr der Abstände r2'
und r1 während des Kopplungsvorgangs überwunden und die Verriegelungswiderlager 21
über die Kufenelemente 411 gleiten können. Dabei wird der Verriegelungsbügel 4 nach
aussen gedehnt, wodurch sich der Radius r1 erhöht. Alternativ oder zusätzlich kann
ein elastisches Lagerelement 5 (siehe Fig. 1b und Fig. 1c) vorgesehen werden, welches
eine Verschiebung des Verriegelungsbügels 4 um die Distanz dr erlaubt.
Bezugszeichenliste
[0041]
- 1
- Steckverbinder
- 11
- Steckverbindergehäuse
- 111
- Lagerbolzen
- 15
- Steckeinheit
- 16
- Auflagerplatte
- 2
- Buchse
- 21
- Verriegelungswiderlager
- 3
- Kabelzuführung
- 4
- Verriegelungsbügel
- 41
- Verriegelungselement
- 411
- Kufenelement
- 4110
- Lauffläche
- 412
- Senke
- 413
- Rastfläche
- 42
- Bügelschenkel
- 421
- Bügelfuss
- 43
- Flanschelement
- 49
- Betätigungsgriff
- 5
- Elastisches Lagerelement
- r1
- Abstand von Kufenelement zu Drehachse x
- r2
- Abstand von Rastfläche zu Drehachse x
- dr
- Differenz der radialen Abstände
- b
- Breite der Lauffläche
- x
- Drehachse
- y
- Längsachse des Steckverbinders 1
1. Steckverbinder (1), Stecker oder Buchse, zur Verbindung mit einem dazu korrespondierenden
zweiten Steckverbinder (2), mit einem Steckverbindergehäuse (11), in dem eine mit
einem elektrischen Kabel (3) verbindbare Steckeinheit (15) angeordnet ist, und mit
einem um eine Lagerachse x schwenkbaren Verriegelungsbügel (4), der zwei Bügelschenkel
(42) umfasst, die je ein am Steckverbindergehäuse (11) gelagertes Flanschelement (43)
und je ein Verriegelungselement (41) aufweisen, das derart ausgestaltet ist, dass
es lösbar mit einem Verriegelungswiderlager (21) koppelbar ist, das am zweiten Steckverbinder
(2) vorgesehenen ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden Verriegelungselemente (41) ein kurvenförmiges Kufenelement (411)
und eine daran anschliessende Rastfläche (413) aufweist.
2. Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsbügel (4) einstückig aus einer metallenen Abwicklung, Edelstahl
oder aus Kunststoff gefertigt ist.
3. Steckverbinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kufenelement (411) eine mit einer Breite b vorzugsweise senkrecht zum Bügelschenkel
(42) ausgerichtete Lauffläche (4110) aufweist, wobei die Breite b der Lauffläche (4110)
ein Mehrfaches der Materialdicke des Bügelschenkels (42) beträgt.
4. Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite b der Lauffläche (4110) um einen Faktor grösser ist als die Materialdicke
des Bügelschenkels (42) der in einem Bereich von 1.5 - 5 liegt und/oder dass die Breite
b in einem Bereich von 1mm bis 5mm liegt.
5. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kufenelement (411) ein Segment eines Hohlzylinders bildet oder wenigstens zwei
gegeneinander geneigte Flächen aufweist.
6. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Senken (412) derart am Bügelschenkel (42) positioniert sind, dass die Verriegelungswiderlager
(21) darin verrastbar sind.
7. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz (dr) zwischen dem kleineren radialen Abstand (r1) zwischen der Drehachse
x und dem Kufenelement (411) einerseits sowie dem grösseren radialen Abstand (r2)
zwischen der Drehachse x und der Rastfläche (413) andererseits vorzugsweise im Bereich
von 0,3mm - 2mm liegt.
8. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschelemente (43) der Bügelschenkel (42) je durch ein elastisches Lagerelement
(5) mit dem Steckverbindergehäuse (11) verbunden sind.
9. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsbügel (4) durch Stanzbiegen gefertigt wird.
10. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsbügel (4) durch Spritzgiessen gefertigt wird.
11. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kufenelemente (411) vorzugsweise einstückig mit dem zugehörigen Verriegelungsbügel
(4) verbunden sind.
12. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen (4110) der Kufenelemente (411) poliert und/oder beschichtet sind.
13. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) 7-oder 15-polig ist.
14. Anschlusskabel mit zumindest einem Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 -
13.