DE69926708T2

DE69926708T2 - Elektrischer Verbinder

Info

Publication number: DE69926708T2
Application number: DE69926708T
Authority: DE
Inventors: Pier Carlo Bigotto; Renzo Rampone
Original assignee: FCI SA
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2019-11-26
Also published as: EP1005112B1; ATE302479T1; US6345995B1; ITTO981002A0; ITTO981002A1; IT1303186B1; DE69926708D1; EP1005112A3; EP1005112A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder für eine Verbindungseinheit mit einer großen Anzahl von Wegen, und insbesondere, aber nicht ausschließlich, für eine Verbindungseinheit des Typs, der zum Verbinden einer elektronischen Zentraleinheit mit einem elektrischen Fahrzeugsystem verwendet wird.
Elektrische Verbindungseinheiten sind bekannt, die im Wesentlichen einen Stecker mit einer Anzahl von elektrischen Anschlüssen und eine Steckerbuchse mit einer Anzahl von komplementären elektrischen Anschlüssen, die mit jeweiligen elektrischen Anschlüssen des Steckers zusammenwirken, wenn die zwei Steckverbinder gepaart sind, aufweisen. In dem oben genannten Anwendungsbeispiel ist der Stecker mit einem Bündel von Kabeln, die einen Teil der Fahrzeugverdrahtung bilden, verbunden, während die Steckerbuchse passend in die Zentraleinheit integriert ist.
Bekanntermaßen erhöht sich die zum Zusammenpassen der Steckverbinder erforderliche Kraft in direktem Verhältnis zur Anzahl der elektrischen Anschlüsse der Steckverbinder, und wird tatsächlich hauptsächlich gleich der Summe der Kräfte, die zum Einfügen jedes der Anschlüsse in den jeweiligen komplementären Anschluss erforderlich sind.
Es sind elektrische Verbindungseinheiten bekannt, die eine Hebelvorrichtung zum Reduzieren der erforderlichen manuellen Kraft und Gewährleisten einer genauen Führung zum Zusammenpassen der Steckverbinder aufweisen.
Die EP-A-0 363 804 zeigt eine Verbindungseinheit mit einer solchen Vorrichtung, bei welcher einer der zwei Steckverbinder einen Schlitten trägt, der in einer Querrichtung bezüglich der Verbindungsrichtung bewegbar ist und mit jeweiligen Eingriffsstiften, die durch den anderen Steckverbinder getragen werden, zusammenwirkende Nockenschlitze besitzt, um eine relative Verschiebung zwischen den Steckverbindern in der relativen Eingriffsrichtung als Reaktion auf eine Verschiebung des Schlittens in der Querrichtung zu erzeugen.
Ein an das Gehäuse des ersten Steckerverbinders angelenkter und mit dem Schlitten verbundener Hebel dient dem Verschieben des Schlittens und damit dem Reduzieren der zum Zusammenpassen der Steckverbinder erforderlichen Kraft.
Ein weiteres Beispiel eines elektrischen Steckverbinders des Stecker- und Buchsentyps mit einer Hebelvorrichtung ist in der DE 196 51 436 offenbart.
Bekannte Hebelvorrichtungen der oben kurz beschriebenen Art haben mehrere Nachteile.
Insbesondere muss zum effektiven Reduzieren der erforderlichen Kraft der Widerstandsarm des Hebels, d.h. der Abstand zwischen der festen Gelenkachse des Hebels und dem Angriffspunkt des auf den Schlitten übertragenen Drucks bezüglich des Kraftarms des Hebels passend klein sein. Andererseits resultiert ein kurzer Widerstandsarm in einem kleinen Verschiebungsmaß des Schlittens und damit in einer ungünstigen Übertragung der Kräfte zwischen dem Schlitten und dem anderen Steckverbinder.
Alternativ kann die Leistungsfähigkeit der Hebelvorrichtung durch Vergrößern der Länge des Kraftarms oder des Winkelweges des Hebels verbessert werden.
Solche Maße, die durch Überlegungen der Gesamtgröße bestimmt werden, können jedoch nur auf ein gewisses Maß vergrößert werden.
Außerdem resultiert eine Verbindung des Hebels wie oben beschrieben in starken Reibungskräften, welche die zum Aktivieren des Hebels erforderliche manuelle Kraft beträchtlich erhöhen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Steckverbinder für eine elektrische Verbindungseinheit des oben beschriebenen Typs vorzusehen, der zum Beseitigen der obigen Nachteile konstruiert ist, die typischerweise bei bekannten Verbindungseinheiten auftreten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Steckverbinder vorgesehen, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Ein bevorzugtes, nicht-einschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
1 eine Perspektivansicht der Bauelemente einer Verbindungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Seitenansicht einer ersten Einzelheit eines Steckverbinders der Verbindungseinheit von 1;
3 eine Seitenansicht einer zweiten Einzelheit eines Steckverbinders;
4 eine perspektivische Unterseitenansicht einer dritten Einzelheit des Steckverbinders;
5, 6 und 7 vergrößerte Seitenansichten der Verbindungseinheit von 1 in drei unterschiedlichen Betriebsstellungen.
Bezug nehmend auf 1 und 5, zeigt die Ziffer 1 insgesamt eine elektrische Verbindungseinheit, insbesondere zum Verbinden einer elektrischen Zentraleinheit (nicht dargestellt) mit einem elektrischen Fahrzeugsystem an.
Die Einheit 1 weist im Wesentlichen einen ersten Stecker 2 und eine zweite Steckerbuchse 3 auf, die miteinander in einer Verbindungsrichtung A verbindbar sind. Der Steckverbinder 2 weist ein Isoliergehäuse 5 mit einer großen Anzahl von Hohlräumen 6 auf, die sich parallel zur Richtung A erstrecken und dem Aufnehmen von jeweiligen aufnehmenden elektrischen Anschlüssen 4 (in 1 ist nur einer dargestellt, zurückgezogen aus dem entsprechenden Hohlraum) dienen; und der Steckverbinder 3 weist ein Isoliergehäuse 6, das passend in einem Stück mit dem Außengehäuse (nicht dargestellt) der elektronischen Zentraleinheit ausgebildet ist, und eine Anzahl von elektrischen Steckanschlüssen 7, die sich parallel zur Richtung A erstrecken, auf.
Das Isoliergehäuse 5 des Steckverbinders 2 ist im Wesentlichen in der Form eines hohlen Quaders mit einer rohrförmigen lateralen Verlängerung 8 zum Führen der Kabel 10 der jeweiligen elektrischen Anschlüsse 4.
Schließlich weist die Einheit 1 eine Hebelvorrichtung 14 auf, die ein geführtes Zusammenpassen des ersten Steckverbinders 2 und des zweiten Steckverbinders 3 mit einer geringen manuellen Anstrengung erlaubt.
Die Vorrichtung 14 weist im Wesentlichen einen Schlitten 15 (4) auf, der innen und bezüglich des Gehäuses 5 in einer Richtung B senkrecht zur Richtung A bewegbar ist. Der Schlitten 15 ist im Wesentlichen C-förmig und weist zwei im Wesentlichen flache Seitenwände 16 voneinander beabstandet und parallel zu den Richtungen A und B sowie eine Querstirnwand 17 auf. Die Seitenwände 16 des Schlittens 15 gleiten in jeweiligen Seitenwänden 18 des Gehäuses 5 und definieren einen Hohlraum 19 zum Aufnehmen des Isoliergehäuses 6 des Steckverbinders 3 bei Gebrauch.
Jede Seitenwand 16 besitzt eine Anzahl von Nockenschlitzen 20, die mit jeweiligen Stiften 21 an der Außenseite des Gehäuses 6 zusammenwirken, um eine Annäherungsbewegung der Steckverbinder 2 und 3 als Reaktion auf eine Verschiebung des Schlittens 15 in dem Gehäuse 5 in der Richtung B zu erzeugen. Jeder Schlitz 20 weist einen Eingangsabschnitt 20a parallel zur Richtung A; einen schrägen Zwischenabschnitt 20b; und einen Endabschnitt 20c parallel zur Richtung B auf. Insbesondere (4) haben die Schlitze 20 nahe den freien Enden der Wände 16 keine Eingangsabschnitte 20a, und die Zwischenabschnitte 20b enden direkt an den freien Enden.
Die Vorrichtung 14 weist auch einen zweiarmigen Hebel 24 (1 und 2) zum Aktivieren des Schlittens 15 auf, welcher seinerseits einen im Wesentlichen geradlinigen, verlängerten, C-querschnittsförmigen Griff 25 und zwei laterale Endarme 26 aufweist.
Die Arme 26 weisen jeweilige Endstifte 27 auf, die einander zugewandt sind und eine Achse C einer augenblicklichen Drehung des Hebels 24 bezüglich des Schlittens 15 definieren. Die Arme 26 erstrecken sich auf jeder Seite des Gehäuses 5 an jeweiligen Öffnungen 28 in den Seitenwänden 18 des Gehäuses 5, sodass die Stifte 27 in einer gleitenden Weise mit jeweiligen Schlitzen 29 in Eingriff stehen, die in jeweiligen Endabschnitten 30 der Wände 16 des Schlittens 15 ausgebildet sind und parallel zur Verbindungsrichtung A verlaufen.
Der Hebel 24 weist auch zwei Verlängerungen 34 auf, die sich von dem Griff 25 (1 und 2) in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu und an der Innenseite der Arme 26 erstrecken. Die Verlängerungen 34 haben jeweilige Schlitze 35, die im Wesentlichen radial bezüglich der Achse C verlängert sind, und stehen in einer gleitenden Weise mit jeweiligen Stiften 36 in Eingriff, die lateral durch das Gehäuse 5 getragen sind und eine Achse D definieren, die eine Gelenkverbindung des Hebels 24 bezüglich des Gehäuses 5 erlauben.
Die Arme 26 weisen auch jeweilige innere Zwischenstifte 37 einer Achse E parallel zu einer Zwischenposition bezüglich der Achsen C und D und in dieser positioniert auf. Die Oberkanten der Seitenwände 16 des Schlittens 15 haben jeweilige Flansche 38, die mit entsprechenden Flanschen 39 des Gehäuses 5 jeweilige Längsformen 40 definieren, die in einer gleitenden Weise mit jeweiligen Stiften 37 in Eingriff stehen.
5 zeigt den Hebel 24 in der angehobenen oder offenen Stellung, welche einem maximalen Vorsprung des Schlittens 15 aus dem Gehäuse 5 entspricht und in der die Stifte 36 die oberen Enden der jeweiligen Schlitze 35 ergreifen, der Hebel 24 hat deshalb einen maximalen Widerstandsarm, der durch den Abstand zwischen den Achsen C und D definiert ist, und der Steckverbinder 2 kann mit dem Steckverbinder 3 zusammengepasst werden, sodass die Stifte 21 anfänglich in die Nockenschlitze 20 des Schlittens 15 eingreifen.
Ausgehend von der obigen Stellung kann der Hebel 24 nach unten gedreht werden (6 und 7), um den Schlitten 15 in der Richtung B zu bewegen und so die Steckverbinder 2, 3 und die jeweiligen elektrischen Anschlüsse in der Richtung A in Eingriff zu bringen.
Der Hebel 24 und das Gehäuse 5 haben herkömmliche Einschnapp-Befestigungseinrichtungen (43, 44), um den Hebel 24 lösbar in der in 7 gezeigten geschlossenen Stellung zu verriegeln.
Während des Anfangsteils seiner Drehung zwischen den Stellungen von 6 und 7 hat die Bewegung des Hebels 24 eine radiale Verschiebungskomponente bezüglich der Achse D in der durch die Schlitze 35 definierten Richtung und Bezug nehmend auf die Figuren im Wesentlichen nach oben, sodass die Stifte 36 entlang der unteren Enden der jeweiligen Schlitze 35 und zu diesen zu den Stiften 27 gleiten und der Abstand zwischen den Achsen D und C, der den Widerstandsarm des Hebels 24 definiert, allmählich zu dem minimalen Wert entsprechend der Stellung von 6 geringer wird.
Gleichzeitig wechselwirken die Stifte 21 mit den schrägen Zwischenabschnitten 20a der Nockenschlitze 20, sodass die Zwischenstufe in der Drehung des Hebels 24 das Überwinden der Zusammenpassungslast der Steckverbinder verlagert.
Die Endstufe in der Bewegung des Hebels 24 hat eine radiale Verschiebungskomponente in der entgegengesetzten Richtung (d.h. zu der Achse C), und der Widerstandsarm des Hebels 24 wird allmählich größer, bis er schließlich wieder ein relatives Maximum erhält, wenn die Stifte 21 mit den Endabschnitten 20c parallel zur Richtung B der Nockenschlitze 20, welche Abschnitte erreicht werden, wenn die Steckverbinder ganz zusammengepasst sind, in Eingriff stehen.
Zu Beginn der Drehung des Hebels 24 ist, wenn die Zusammenpassungslast relativ gering ist, der Wert des Widerstandsarms des Hebels 24 deshalb größer und entspricht einer kleineren Lastverstärkung aber einer größeren Verschiebung des Schlittens 15 je Einheitsdrehung des Hebels 24; in der Zwischenstufe in der Drehung des Hebels 24, in welcher die Zusammenpassungslast maximal ist, ist der Wert des Widerstandsarms des Hebels 24 geringer und entspricht einer größeren Lastverstärkung, um die Steckverbinder mit einer sehr kleinen manuellen Anstrengung zusammenpassen; und in der Endstufe der Bewegung des Hebels 24, in welcher die zu überwindende Last wieder niedrig ist, ist der Wert des Widerstandsarms des Hebels 24 wieder hoch und entspricht einer kleineren Lastverstärkung, aber einer größeren Verschiebung des Schlittens 15 je Drehungseinheit des Hebels 24.
Die Vorteile des Steckverbinders 2 gemäß der vorliegenden Erfindung sind aus der vorherigen Beschreibung klar.
Insbesondere sieht die Gelenkverbindung mit bewegbarer Achse zwischen dem Hebel 24 und dem Gehäuse 5 ein Variieren des Widerstandsarms des Hebels während seiner Bewegung und somit ein effektives Reduzieren der manuellen Aktivierungslast und gleichzeitig eine günstige Übertragungsbewegung auf den Schlitten 15, um die Maße und den Winkelweg des Hebels zu reduzieren, vor.
Außerdem reduziert die „schwimmende„ Anordnung des Hebels 24 die Reibung, wodurch ferner die Aktivierungslast reduziert wird.
Klar können Änderungen an der beschriebenen Verbindungseinheit vorgenommen werden, ohne jedoch den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche zu verlassen.
Insbesondere kann die Hebelvorrichtung 14 durch die Steckerbuchse 3 getragen werden, wie sie dem Stecker 2 gegenüber gesetzt ist.

Claims

Elektrischer Steckverbinder (2) der Art mit einem Isoliergehäuse (5) mit einer Anzahl von Hohlräumen (10) für elektrische Anschlüsse (4), die sich in einer Verbindungsrichtung (A) des Steckverbinders (2) zu einem entgegengesetzten Steckverbinder (3) erstrecken; und einer Hebelvorrichtung (14) zum Reduzieren der zur Verbindung mit dem entgegengesetzten Steckverbinder (3) erforderlichen Kraft, wobei die Hebelvorrichtung (14) einen relativ zu dem Gehäuse (5) in einer Richtung (B) senkrecht zu der Verbindungsrichtung (A) gleitenden Schlitten (15) aufweist und eine mit dem entgegengesetzten Steckverbinder (3) wechselwirkende Nockeneinrichtung (20) besitzt, um als Reaktion auf eine Verschiebung des Schlittens (15) eine Kraft zum Ineinandergreifen der Steckverbinder (2, 3) zu erzeugen; und einem Aktivierungshebel (24) zum Aktivieren des Schlittens (15), der mit dem Schlitten (15) durch eine erste Gelenkverbindungseinrichtung (27, 29) und mit dem Gehäuse (5) durch eine zweite Gelenkverbindungseinrichtung (35, 36) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Gelenkverbindungseinrichtung ein Paar Drehgelenkelemente (27, 29; 35, 36) aufweisen, die miteinander in einer gleitenden Weise verbunden sind, um dem Aktivierungshebel 124) eine translatorische Bewegungskomponente zu erteilen; und dass die Drehgelenkelemente (27, 29) der ersten Gelenkverbindungseinrichtung wenigstens einen ersten Stift (27) aufweisen, der eine erste Drehgelenkachse (C) definiert und in einer gleitenden Weise mit einem ersten Schlitz (29) in Eingriff steht, der in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Verbindungsrichtung (A) verlängert ist; die Drehgelenkelemente (35, 36) der zweiten Gelenkverbindungseinrichtung wenigstens einen zweiten Stift (36) aufweisen, der eine zweite Drehgelenkachse (D) definiert und in einer gleitenden Weise mit einem zweiten Schlitz (35) in Eingriff steht; der erste und der zweite Stift (27, 36) mit dem ersten bzw. dem zweiten Schlitz (29, 35) in einer gleitenden Weise in Eingriff stehen, um den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Drehgelenkachse (C, D) entlang des Weges des Aktivierungshebels (24) zu verändern.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungshebel (24) ein zweiarmiger Hebel ist; dass die erste und die zweite Gelenkverbindungseinrichtung (27, 29; 35, 36) an einem Endabschnitt (26) bzw. einem Zwischenabschnitt (34) des Aktivierungshebels (24) angeordnet sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schlitz 135) in einer im Wesentlichen radialen Richtung bezüglich der ersten Drehgelenkachse (C) verlängert ist.
Steckverbinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stift (27) und der zweite Schlitz (35) durch den Aktivierungshebel (24) getragen sind; dass der erste Schlitz (29) durch den Schlitten (15) getragen ist; und dass der zweite Stift (36) durch das Gehäuse (5) getragen ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungshebel (24) wenigstens einen dritten Stift (37) aufweist, der an einer Zwischenposition zwischen der ersten und der zweiten Gelenkverbindungseinrichtung (27, 29; 35, 36) angeordnet ist und in einer gleitenden Weise mit einer durch wenigstens den Schlitten (15) des Gehäuses (5) definierten Führung (40) in Eingriff steht.
Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (40) parallel zur Laufrichtung (B) des Schlittens (15) ist.
Steckverbinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (40) durch jeweilige parallele Flansche (38, 39) des Gehäuses (5) und des Schlittens (15) definiert ist.