Steckverbinder und Anordnung von zwei elektrischen Geräten mit einem Steckverbinder

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zum elektrischen Verbinden von zwei elektrischen Geräten mittels eines derartigen

Steckverbinders nach Anspruch 8.

Im Kraftfahrzeugbau ist es seit längerer Zeit üblich, Steu ^¬ ergeräte für Motor oder Getriebe in die zu steuernde Kraft ^¬ fahrzeugbaugruppe, also Motor oder Getriebe, zu integrieren . Vor allem die Getriebesteuergeräte bilden als Vorortsteuergerät eine äußerst kompakte Einheit. Im Vergleich zur konventionellen Verwendung externer Steuergeräte hat diese Anordnung enorme Vorteile im Bezug auf Qualität, Kosten, Gewicht und Funktio ^¬ nalität. Insbesondere resultiert daraus eine erhebliche Verringerung von Steckverbindungen und Leitungen.

Die Integration des Steuergerätes in das Getriebe stellt hohe Anforderungen an seine thermische und mechanische Belastbarkeit. Die Funktionalität muss sowohl über einen breiten Tempera ^¬ turbereich (etwa -40°C bis 150°C) als auch bei mechanischen Vibrationen (bis zu etwa 40g) gewährleistet sein. Da das

Steuergerät von Getriebeöl umgeben ist, muss es zudem medi ^¬ endicht, insbesondere öldicht ausgeführt sein.

Wenn zwei elektrische Geräte mit Gehäuse, insbesondere ein Steuergerät (ECU) und eine Sensorcluster- Einheit, vor Ort elektrisch miteinander verbunden werden sollen, wobei beide Gehäuse abführende männlich Stecker besitzen, passiert dies in der Regel indem,

a) Sensorcluster und ECU als eine Einheit in einem Steuergerät integriert sind, oder

b) bei beiden Geräten männliche Stecker herausgehen, die mit einem Kabelbaum verbunden werden, an deren Enden jeweils ein weiblicher Stecker angebracht ist.

Obiger Standard stellt keine Lösung dar, wenn ein Steuergerät direkt auf einen Sensorcluster elektrisch gesteckt werden soll und kein zusätzlicher Kabelbaum verwendet werden soll. Ein weiteres Problem stellen zusätzliche Toleranzen dar, die durch das Verbinden, zum Beispiel Verschrauben der ECU zum Sensorcluster entstehen.

ECU und Sensorcluster sollen elektrisch verbunden werden, ohne beide Geräte in ein gemeinsames Steuergerät zu integrieren und ohne einen Kabelbaum zu verwenden.

Integrierte Steuergeräte haben den Nachteil, dass die gesamte Elektronik schwierigen Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, insbesondere hohen Temperaturen.

Verbindung mit einem Kabelbaum hat den Nachteil, dass der Kabelbaum zusätzlichen Platzbedarf hat und manchmal im Fahrzeug zugänglich ist. Die zusätzlichen Stecktoleranzen sollen überwunden werden, die durch das Verschrauben von ECU auf das Sensorcluster entstehen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Steckverbinder zu schaffen, der zwei männliche Stecker mit Toleranzausgleich zuverlässig lösbar miteinander elektrisch verbindet .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Steck- verbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Ein Steckverbinder zum Herstellen einer lösbaren elektrischen Verbindung von zwei diametral zueinander ausgerichteten, männlichen Steckern mit jeweils mindestens einem nach außen weisenden metallischen Kontaktstift und einer umlaufenden Wandung weist insbesondere ein Gehäuse , mindestens eine Kontaktfedereinheit mit zwei nach innen weisenden Kontakt ^¬ öffnungen und mindestens einen Block im Gehäuse zur Aufnahme der Kontaktfedereinheit auf.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Toleranzausgleich in Steckrichtung parallel zur Achse der Kontaktstifte erreicht ist, indem die Höhe des Gehäuses größer ist, als die doppelte Länge eines Kontaktstiftes und ein Toleranzausgleich quer zur Steckrichtung erreicht ist, indem das Gehäuse im Idealfall, bei konzentrisch ausgerichteten Kontaktstiften zu entsprechenden Kontaktöffnungen zum Steckerkragen einen Abstand aufweist. Dadurch können insbesondere Fertigungstoleranzen aufgefangen werden . Bei einem Steckverbinder gemäß Anspruch 2 liegt der Toleranzausgleich in Steckrichtung parallel zur Achse der Kontaktstifte im Bereich von 1,0 - 2,0 mm, und der Toleranzausgleich quer zur Steckrichtung liegt im Bereich von 0,2 - 0,3 mm. Dadurch können insbesondere Fertigungstoleranzen in diesen Dimensionen aufgefangen werden.

Bei einem Steckverbinder gemäß Anspruch 3 besteht die Kontaktfedereinheit aus einer stabförmigen, elastisch verformbaren Federverbindung, wobei jeweils am Ende der Federverbindung eine Kontaktöffnung angeordnet ist . Jede Kontaktöffnung ist in einem separaten Block angeordnet, wobei die Blöcke im Bereich der Mitte der Federverbindung zueinander einen axialen Abstand insbesondere im Bereich von mindestens 2,0 mm , und zur Innenseite des Gehäuses einen radialen Abstand insbesondere im Bereich von 0,5 - 1,0 mm aufweisen. Dadurch können vorteilhafterweise zusätzlich Fertigungstoleranzen aufgefangen werden .

Bei einem Steckverbinder gemäß Anspruch 4 weist eine Kontaktöffnung an ihrer Außenseite in Richtung der Federverbindung einen Rastzapfen auf, und der die Kontaktöffnung aufnehmende Block weist im Bereich der Kontaktöffnung in Richtung der Federverbindung vom Rastzapfen der Kontaktöffnung beabstandet eine Rastnase derart auf, dass bei hergestellter Verbindung zwischen den beiden männlichen Steckern und dem Steckverbinder der Rastzapfen an der Rastnase anliegt. Dadurch ist beim Verbinden der beiden Stecker insbesondere eine gerichtete Führung beim Stauchen der Kontaktfedereinheit gewährleistet.

Bei einem Steckverbinder gemäß Anspruch 5 ist der Rastzapfen an der Kontaktöffnung umlaufend angeordnet. Ebenso ist die Rastnase im zugehörigen Block umlaufend angeordnet . Dadurch wird beim Herstellen der Verbindung zwischen den beiden männlichen Steckern und dem Steckverbinder insbesondere gewährleistet, der Rastzapfen sicher an der Rastnase anliegt.

Bei einem Steckverbinder gemäß Anspruch 6 sind bei hergestellter Verbindung zwischen den beiden männlichen Steckern und dem Steckverbinder die Stecker und der Steckverbinder miteinander verrastet. Dazu sind an den einzelnen Teilen jeweils aufeinander abgestimmte Rastvorrichtungen vorgesehen.

Bei einem Steckverbinder gemäß Anspruch 7 sind bei hergestellter Verbindung zwischen den beiden männlichen Steckern und dem Steckverbinder die Stecker gegeneinander abgedichtet. Vor- teilhafterweise sind die Dichtungen als separate Einlegdich ^¬ tungen ausgeführt oder an eine oder an beide Stecker angespritzt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, zwei elektrische Geräte mit jeweils einem männlichen Stecker kabellos mit To- leranzausgleich miteinander elektrisch zu verbinden.

Diese weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Anordnung zum elektrischen Verbinden von zwei elektrischen Gerätes mit je einem Gehäuse mit einem männlichen Einbaustecker, wobei ein Steckverbinder die zwei diametral zueinander ausgerichteten, männlichen Stecker mit den jeweiligen Geräten lösbar elektrisch verbindet, wobei der Steckverbinder insbesondere ein Gehäuse, mindestens eine metallische Kontaktfedereinheit mit zwei nach innen weisenden Kontaktöffnungen zur Aufnahme eines Kontaktstifts und mindestens einen Block im Gehäuse zur Aufnahme der Kontaktfedereinheit aufweist. Dabei ist ein Toleranzaus ^¬ gleich in Steckrichtung parallel zur Achse der Kontaktstifte erreicht, indem die Höhe des Gehäuses größer ist, als die doppelte Länge eines Kontaktsiftes und ein Toleranzausgleich quer zur Steckrichtung erreicht ist, indem das Gehäuse im Idealfall, bei konzentrisch ausgerichteten Kontaktstiften zu entsprechenden Kontaktöffnungen, zum Steckerkragen einen Abstand aufweist.

Vorteilhafterweise liegt der Toleranzausgleich in Steckrichtung parallel zur Achse der Kontaktstifte im Bereich von 1,0 - 2,0 mm, und der Toleranzausgleich quer zur Steckrichtung im Bereich von 0,2 - 0,3 mm.

Bei einer Anordnung gemäß Anspruch 9 ist das erste elektrische Gerät mit dem zweiten elektrischen Gerät form- und/ oder kraftschlüssig mittels einer Verbindungsvorrichtung verbunden. Die Verbindungsvorrichtung ist insbesondere als Niet- oder als Schraubverbindung ausgeführt.

Bei einer Anordnung gemäß Anspruch 10 sind die Stecker zum jeweiligen Gehäuse und die Stecker zum Steckverbinder jeweils mittels einer Dichtung mediendicht abgedichtet. Vorteil ^¬ hafterweise sind die Dichtungen als separate Einlegdichtungen ausgeführt oder angespritzt.

In der nachfolgenden Beschreibung werden die Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Steckverbinder mit zwei Kontaktfedereinheiten in einem gemeinsamen Block,

Fig. 2 einen Steckverbinder mit zwei Kontaktfedereinheiten zwei separaten Blöcken,

Fig. 3 einen Steckverbinder wie in Fig.2 mit zwei eingesteckten Steckern,

Fig. 4 einen Steckverbinder wie in Fig.l mit zwei verrasteten Steckern,

Fig. 5 einen Steckverbinder wie in Fig.3 mit zwei verrasteten Steckern, und Fig. 6 eine Anordnung von zwei Geräten, verbunden mittels eines Steckverbinders .

Fig. 1 zeigt einen Steckverbinder (1) zum Herstellen einer lösbaren elektrischen Verbindung von zwei diametral zueinander ausgerichteten, männlichen Steckern (2, 3) mit jeweils zwei nach außen, in Richtung Steckverbinder (1) weisenden metallischen Kontaktstiften (4) und einer umlaufenden Wandung (12).

Der Steckverbinder (1) in Fig. 1 weist zwei metallische Kontaktfedereinheiten (6) mit zwei nach innen weisenden Kontaktöffnungen (7) zur Aufnahme eines entsprechenden Kontaktstiftes (4), ein Gehäuse (5), und mindestens einen Block (8) im Gehäuse (5) zur Aufnahme der Kontaktfedereinheit (6) auf, wobei in diesem Fall Block (8) und Gehäuse (5) identisch sind, da insbesondere der Block (8) kompakt einstückig ausgeführt ist. In Steckrichtung parallel zur Achse der Kontaktstifte (4) ist ein Toleranzausgleich erreicht, indem die Höhe (h) des Gehäuses (5) größer ist, als die doppelte Länge (s) eines Kontaktsiftes (4) .

Ein Toleranzausgleich quer zur Steckrichtung ist erreicht , indem das Gehäuse (5) bzw. der Block (8) im Idealfall, bei konzentrisch ausgerichteten Kontaktstiften (4) zu entsprechenden Kontaktöffnungen (7) zum Steckerkragen (12) einen umlaufenden Abstand (a) aufweist.

Der Toleranzausgleich in Steckrichtung parallel zur Achse der Kontaktstifte (4) liegt im Bereich von 1,0 - 2,0 mm, und der Toleranzausgleich quer zur Steckrichtung liegt im Bereich von 0,2 - 0,3 mm .

Falls erforderlich können die beiden Stecker (2, 3) auch gegeneinander abgedichtet sein, sei es durch separate Einleg ^¬ dichtungen oder angespritzte Dichtungen, hier in Fig. 1 nicht gezeigt.

Fig. 2 zeigt einen Steckverbinder (1) mit zwei Kontaktfedereinheiten (6) und zwei separaten Blöcken (8.1, 8.2).

Eine Kontaktfedereinheit (6) besteht aus einer stabförmigen, elastisch verformbaren Federverbindung (9), wobei jeweils am Ende der Federverbindung (9) eine Kontaktöffnung (7.1, 7.2) zur Aufnahme eines Kontaktstifts (4) angeordnet ist. Jeweils gegenüberliegende, zur selben Kontaktfedereinheit (6) zugehörige Kontaktöffnungen (7.1, 7.2) sind in einem separaten Block (8.1, 8.2) angeordnet, wobei der erste Block (8.1) und zweite Block (8.2) im Idealfall und ohne Stecker im Bereich der Mitte der Federverbindung (9) zueinander maximal einen axialen Abstand (d) , und zur Innenseite des Gehäuses (5) auf allen Seiten einen radialen Abstand (b) aufweisen.

Eine Kontaktöffnung (7.1, 7.2) weist an ihrer Außenseite in Richtung der Federverbindung (9) einen Rastzapfen auf, und der die Kontaktöffnung (7.1, 7.2) aufnehmende Block (8.1, 8.2) weist im Bereich der Kontaktöffnung (7.1, 7.2) in Richtung der Fe- derverbindung (9) vom Rastzapfen (10) der Kontaktöffnung (7.1, 7.2) beabstandet eine Rastnase (11) auf.

Insbesondere kann der Rastzapfen (10) an der Kontaktöffnung (7.1, 7.2) umlaufend angeordnet sein. Ebenso kann die Rastnase (11) im Block (8.1, 8.2) umlaufend angeordnet sein.

Beim Herstellen der Verbindung zwischen den beiden männlichen Steckern (2, 3) und dem Steckverbinder (1) liegt, wie in Fig. 3 gezeigt, ein Rastzapfen (10) an der entsprechenden Rastnase (11) an. Eine entsprechende Kontaktfedereinheit (6) bildet dabei im Bereich der Federverbindung (9) eine Stauchung (13) aus. Die Blöcke (8.1, 8.2) bewegen sich dabei aufeinander zu, bis sie im Maximalfall aneinander anliegen.

Mit der Ausführungsform wie sie insbesondere in Fig. 2 und Fig. 3 mit zwei Blöcken (8.1, 8.2) und einem separaten, die beiden Blöcke (8.1, 8.2) aufnehmenden Gehäuse (5) gezeigt werden, werden im Vergleich mit der insbesondere in Fig. 1 gezeigten Ein-Block (8) Version zusätzliche Toleranzmöglichkeiten ge- schaffen, wobei in Steckrichtung eine zusätzliche Toleranz im Bereich des Abstandes (d) zwischen den Blöcken (8.1, 8.2) von mindestens 2,0 mm möglich ist. Quer zur Steckrichtung ist ein zusätzlicher radialer Toleranzausgleich (b) im Bereich von 0,5 - 1,0 mm möglich.

Fig. 4 bzw. Fig. 5 zeigen die Ein-Block (8) Version bzw. die Zwei-Block (8.1, 8.2) Version mit einem Steckverbinder (1) bei hergestellter Verbindung zwischen den beiden männlichen Steckern (2, 3), wobei die Stecker (2, 3) und der Steckverbinder (1) miteinander verrastet sind. Dazu sind an Stecker (2, 3) und Steckverbinder jeweils aufeinander abgestimmte Rastvorrich- tungen (14) vorgesehen.

Die beiden männlichen Stecker (2, 3) und der Steckverbinder (1) können auch in bekannter Weise gegeneinander abgedichtet sei; hier nicht gezeigt. Derartige Dichtungen können als separate Einlegdichtungen ausgeführt sein oder an eine oder an beide

Stecker (2, 3), evtl. auch an den Steckverbinder (1) angespritzt sein .

Fig. 8 zeigt eine Anordnung zum elektrischen Verbinden eines ersten elektrischen Gerätes (15), zum Beispiel eines Steuergeräts (ECU) , insbesondere eines Getriebesteuergeräts mit einem ersten Gehäuse (16), in dessen Wandung ein als Einbaustecker ausgebildeter männlicher Stecker (2) mit mindestens einem nach außen weisenden metallischen Kontaktstift (4) und einer um- laufenden Wandung (12) integriert ist, mit einem zweiten elektrischen Gerät (17), zum Beispiel einem Sen- sorcluster mit einem zweiten Gehäuse (18), in dessen Wandung ein als Einbaustecker ausgebildeter männlicher Stecker (3) mit mindestens einem nach außen weisenden metallischen Kontaktstift (4) und einer umlaufenden Wandung (12) integriert ist. Dabei verbindet ein Steckverbinder (1), wie in den Figuren 1 - 5 gezeigt, die zwei diametral zueinander ausgerichteten, männlichen Stecker (2, 3) samt den zugehörigen Geräten (15, 17) elektrisch, wobei der Steckverbinder (1) ein Gehäuse (5), mindestens eine Kontaktfedereinheit (6) mit zwei nach innen weisenden Kontaktöffnungen (7) zur Aufnahme eines Kontaktstifts

(4) und mindestens einen Block (8) im Gehäuse (5) zur Aufnahme der Kontaktfedereinheit (6) aufweist, und wobei ein Tole ^¬ ranzausgleich in Steckrichtung parallel zur Achse der Kon- taktstifte (4) erreicht ist, indem die Höhe (h) des Gehäuses

(5) größer ist, als die doppelte Länge (s) eines Kontaktsiftes (4) und ein Toleranzausgleich quer zur Steckrichtung erreicht ist, indem das Gehäuse (5) im Idealfall, bei konzentrisch ausgerichteten Kontaktstiften (4) zu entsprechenden Kon- taktöffnungen (7), zum Steckerkragen (12) einen Abstand (a) aufweist .

Das erste elektrische Gerät (15) ist mit dem zweiten elektrischen Gerät (17) form- und/ oder kraftschlüssig mittels mindestens einer Verbindungsvorrichtung (19) verbunden. Diese Verbindung kann sowohl in Verbindungs- gleich Steckrichtung, als auch quer dazu toleranzbehaftet sein, wobei diese Toleranzen mittels der oben beschriebenen Toleranzausgleichsmöglichkeiten kompensierbar sind.

Die Verbindungsvorrichtung (19) kann als Niet- oder als Schraubverbindung ausgeführt sein.

Die Stecker (2, 3) sind zum jeweiligen Gehäuse (16, 18) und die Stecker (2, 3) zum Steckverbinder (1) jeweils mittels einer Dichtung (20) mediendicht abgedichtet . Vorteilhafterweise sind die Dichtungen (20) als separate Einlegdichtungen ausgeführt oder angespritzt. Bezugs zeichenliste

1 Steckverbinder

2 Männlicher Stecker

3 Männlicher Stecker

4 Kontaktstift

5 Gehäuse

6 Kontaktfedereinheit

7 Kontaktöffnungen

8 Block

8.1 Block

8.2 Block

9 Federverbindung

10 Rastzapfen an Kontaktöffnung

11 Rastnase

12 Steckerkragen

13 Stauchung

14 Rastvorrichtung

15 Erstes Gerät

16 Erstes Gehäuse

17 Zweites Gerät

18 Zweites Gehäuse

19 Verbindungsvorrichtung

20 Dichtung

a Abstand zwischen Gehäuse 5 und Steckerkragen 12 d Abstand zwischen Block 8.1 und Block 8.2 h Höhe des Gehäuses 5

s Länge eines Kontaktstifts 4