DE102006043575B3

DE102006043575B3 - Solarsteckverbinder mit einem Kabeladapter zur Anpassung an Kabel mit unterschiedlichen Durchmessern

Info

Publication number: DE102006043575B3
Application number: DE200610043575
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Haller; Norbert Hildebrandt
Original assignee: Hirschmann Automation and Control GmbH
Current assignee: Hirschmann Automation and Control GmbH
Priority date: 2006-09-16
Filing date: 2006-09-16
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-09-17
Also published as: EP1901399A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder (1) der ein Steckverbindergehäuse (2) aufweist, wobei das Steckverbindergehäuse (2) zur Aufnahme eines Kontaktpartners (10) ausgebildet ist, der in einem Aufnahmeraum (18) angeordnet ist, wobei die Lage des Kontaktpartners (10) in dem Aufnahmeraum (18) durch einen stirnseitigen Absatz (14) in dem Steckverbindergehäuse (2) begrenzt ist, wobei der Steckverbinder (1) weiterhin an einem Ende eines Kabels (8) angeordnet ist, das einen mit dem Kontaktpartner (10) verbundenen elektrischen Leiter (9) aufweist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass ein mit dem Steckverbindergehäuse (2) verbindbarer Kabeladapter (3) vorgesehen ist, wobei der Kontaktpartner (10) rastend in dem Kabeladapter (3) festgelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, insbesondere einen Solarsteckverbinder, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Aus der DE 10 2004 012 883 A1 ist ein entsprechender Steckverbinder für die Anwendung bei solartechnischen Anlagen (ein so genannter Solarsteckverbinder) bekannt. Dieser Steckverbinder weist ein Steckverbindergehäuse auf, wobei das Steckverbindergehäuse zur Aufnahme eines Kontaktpartners (Hochstromkontakt) ausgebildet ist, der in einem Aufnahmeraum angeordnet ist, wobei die Lage des Kontaktpartners in dem Aufnahmeraum durch einen stirnseitigen Absatz in dem Steckverbindergehäuse begrenzt ist, wobei der Steckverbinder weiterhin an einem Ende eines Kabels angeordnet, das einen mit dem Kontaktpartner verbundenen elektrischen Leiter aufweist. Dabei weist das Steckverbindergehäuse eine Geometrie, insbesondere eine äußere Kontur, auf, die entweder genormt ist, oder kundenspezifischen Anforderungen unterliegt. Das bedeutet, dass bei der Konstruktion solcher Solarsteckverbinder nur enge Grenzen für die geometrische Gestaltung des Steckverbindergehäuses gegeben sind. Auf Grund der Rundbauweise dieses Steckverbinders und der geforderten Geometrie des Steckverbindergehäuses ist man also eingeschränkt bei den Geometrien, insbesondere den Durchmessern, von Kabeln, an dessen Ende der Steckverbinder angeordnet ist. Bei einem ausgeführten Solarsteckverbinder der Anmelderin ist es daher nur möglich, auf Grund der vorgegebenen Geometrie des Steckverbindergehäuses Kabel mit einem Durchmesse von 5 mm (max. 6 mm) einzusetzen. Der Einsatz von Kabeln mit einem größeren Durchmesser ist auf Grund der festgelegten Geometrie des Steckverbindergehäuses nicht möglich. Da bei solartechnischen Anlagen aber hohe Ströme über den Steckverbinder übertragen werden müssen, ist es oftmals erforderlich, Kabel mit einem größeren Durchmesse einzusetzen, die eine höhere Stromübertragung auf Grund des größeren Leiterquerschnittes ermöglichen. Neben den festgelegten Geometrien des Steckverbindergehäuses sind oftmals auch die Geometrien (Steckbilder) des Kontaktpartners fest vorgegeben, so dass eine Vergrößerung des Durchmessers des gesamten Steckverbinders nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, den bekannten Steckverbinder dahingehend zu verbessern, dass die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll erreicht werden, dass bei fest vorgegebenen Geometrien des Steckverbindergehäuses und seines Steckbildes Kabel mit verschiedenen Durchmessern, insbesondere mit verschiedenen Leiterquerschnitten, eingesetzt werden können.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein mit dem Steckverbindergehäuse verbindbarer Kabeladapter vorgesehen, wobei der Kontaktpartner rastend in dem Kabeladapter festgelegt ist. Diese Konstruktion ermöglicht es, die insbesondere auf Grund einer Norm oder von kundenspezifischen Anforderungen festgelegte Geometrie für den Steckverbinder im Steckverbinderbereich beizubehalten, gleichzeitig aber Kabel mit unterschiedlichem Leiterquerschnitt bzw. unterschiedlichem Außendurchmesser einsetzen zu können. Hierzu ist ein Kabeladapter vorgesehen, in dem der Kontaktpartner rastend festgelegt wird, wobei weiterhin der Kabeladapter mit dem Steckverbindergehäuse in dessen Endbereich (dem Steckbereich abgewandten Bereich) verbunden wird. Dadurch ermöglicht es die Erfindung, unter Beibehaltung der Geometrie des Steckverbindergehäuses unterschiedliche Kabeldurchmesser, insbesondere auch größere Kabeldurchmesser, einsetzen zu können, um die geforderten Ströme mit dem Steckverbinder übertragen zu können. Die einzelnen Elemente des Steckverbinders, insbesondere das Steckverbindergehäuse und der Kabeladapter, bestehen aus stoßfestem und wetterbeständigem Kunststoff und können in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt werden. Der erfindungsgemäß vorgesehene Kabeladapter ermöglicht es weiterhin, die Teilevielfalt zu reduzieren, da nur ein Steckverbindergehäuse mit der vorgegebenen Geometrie hergestellt werden muss, das mit unterschiedlichen Kabeladaptern versehen werden kann, wobei die Anpassung an Kabel mit unterschiedlichen Durchmessern über den Kabeladapter und nicht mehr über das Steckverbindergehäuse selber erfolgt. In besonders vorteilhafter Weise werden das Steckverbindergehäuse und der Kabeladapter mit einer Rastverbindung miteinander verbunden, so dass eine schnelle und dauerhafte Montage möglich ist. Neben dieser Rastverbindung sind selbstverständlich auch andere Verbindungsmöglichkeiten denkbar, so dass beispielsweise der Kabeladapter mit dem Steckverbindergehäuse verklebt werden kann. Auf Grund der Anwendung solcher Steckverbinder, insbesondere bei solartechnischen Anlagen im Außenbereich, ist es wichtig, dass eine Längswasserdichtheit gegeben ist. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Steckverbindergehäuse und dem Kabeladapter ein Dichtmittel, beispielsweise in Form eines O-Ringes, vorhanden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, aus denen die entsprechenden Vorteile resultieren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf dass diese jedoch nicht beschränkt ist, ist im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.
In den 1 bis 9 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Steckverbinder, seine Elemente und dessen Montage gezeigt und beschrieben. Der Steckverbinder 1 (7) besteht im Einzelnen aus einem Steckverbindergehäuse 2 und einem damit verbindbaren Kabeladapter 3. Zur Erzielung einer Längswasserdichtheit ist im montierten Zustand zwischen dem Steckverbindergehäuse 2 und dem Kabeladapter 3 eine Dichtung 4 (insbesondere ein O-Ring) vorhanden (1).
Die 2 zeigt die Elemente für eine Zugentlastung, die aus einer Kabelmanteldichtung 5, einem Klemmkäfig 6 und einer Druckschraube 7 bestehen.
Der weitere Aufbau und die Montage des Steckverbinders 1 wird im Zusammenhang mit den 3 bis 7 im Folgenden erläutert.
Der erste Schritt für die Montage des Steckverbinders 1 besteht darin, dass die Elemente 5 bis 7 zur Zugentlastung über ein Kabel 8 geschoben werden (3). Der nächste Schritt besteht darin, dass der Mantel des Kabels 8 in seinem Endbereich entfernt und damit ein elektrischer Leiter 9 stückweise freigelegt wird. Mit dem Leiter 9 wird ein Kontaktpartner 10 verbunden, der Rastflügel 11 aufweist. Die Verbindung zwischen dem Leiter 9 und dem Kontaktpartner 10 ist dauerhaft und möglichst ohne große Übergangswiderstände zu realisieren, wozu sich in vorteilhafter Weise eine Crimpverbindung 12 anbiete. Der Kontaktpartner 10 kann die gezeigte Ausgestaltung aufweisen, wobei alternativ auch andere Ausgestaltungen (z.B. Steck-Kontaktpartner oder dergleichen) denkbar sind (4).
Der nächste Schritt besteht darin, dass der Kontaktpartner 10 in den Kabeladapter 3 eingesetzt wird. Der Kabeladapter 3 weist in seinem Inneren eine Ausnehmung 13, insbesondere eine radial umlaufende Ausnehmung, auf, in die die Rastflügel 11 zur Anlage kommen, wenn der Kontaktpartner 10 in den Kabeladapter 3 vollständig eingesetzt ist. Dabei ist der Kabeladapter 3 derart in seinem Innenbereich gestaltet, dass er den Kontaktpartner 10 mit einem vorgegebenen Außendurchmesser genauso aufnehmen kann, wie den Endbereich des Kabels 8 mit dem vorbestimmten Durchmesser (5).
Im nächsten Schritt der Montage wird der entsprechend vorbereitete Kabeladapter mit dem Steckverbindergehäuse 2 verbunden. Ein erster Absatz 14 in dem Steckverbindergehäuse 2 bewirkt, dass der Kontaktpartner 10 stirnseitig dort zur Anlage kommen kann und sich dadurch nicht weiter aus dem Steckverbindergehäuse 2 herausbewegen kann. Ein weiterer Absatz 15 in dem Steckverbindergehäuse 2 bewirkt, dass der Weg beim Einsetzen des Kabeladapters 3 in das Steckverbindergehäuse 2 begrenzt ist. Schließlich ist noch ein dritter Absatz 16 vorhanden, gegen die Dichtung 4 drückt, wenn der Kabeladapter 3 vollständig in das Steckverbindergehäuse 2 eingesetzt ist. Um den Kabeladapter 3 gezielt und lagerichtig in das Steckverbindergehäuse 2 einführen zu können, weist dieses einen Aufnahmetrichter 17 auf. Mit den Bezugsziffern 18 bis 20 sind Aufnahmeräume bezeichnet, wobei 18 den Kontaktpartner 10 aufnimmt und dort lagert, 19 einen Vorsprung 21 des Kabeladapters 3 aufnimmt und 20 den dem Vorsprung 21 folgenden abgeschrägten Bereich 22 (der mit dem Aufnahmetrichter 17 korrespondiert) des Kabeladapters 3 aufnimmt. Durch diese korrespondierenden Aufnahmeräume 18 bis 20 für den Kontaktpartner 10, den Vorsprung 21 und den abgeschrägten Bereich 22 ergibt sich eine äußerst kompakte und stabile Bauweise für den Steckverbinder 1, so dass die erforderliche Bruchfestigkeit und Dauerhaltbarkeit gewährleistet ist. Um das Steckverbindergehäuse 2 rastend mit dem Kabeladapter 3 zu verbinden, ist es beispielsweise denkbar, dass das Steckverbindergehäuse 2 eine Ausnehmung oder mehrere Ausnehmungen, insbesondere im Gehäusebereich in Höhe des Aufnahmeraumes 20, aufweist, in die entsprechende Vorsprünge an dem Kabeladapter 3 eingreifen. Alternativ oder ergänzend dazu kann es beispielsweise denkbar sei, die nach innen gerichtete Oberfläche des Aufnahmetrichters 17 und die Oberfläche des abgeschrägten Bereiches 22 des Kabeladapters 3 derart sägezahnförmig auszuführen, dass auch dadurch eine sichere und stabile Verbindung zwischen dem Steckverbindergehäuse 2 und dem Kabeladapter 3 erzielt wird. Ebenfalls ergänzend oder alternativ zu dieser Rastverbindung ist es auch möglich, eine Klebeverbindung zwischen dem Steckverbindergehäuse 2 und dem Kabeladapter 3 vorzusehen. Weitere Verbindungsmöglichkeiten (wie z.B. eine Ultraschall-Schweißverbindung) zwischen dem Steckverbindergehäuse 2 und dem Kabeladapter 3 sind möglich. Zur Realisierung einer Zugentlastung zwischen dem Kabel 8 und dem Steckverbinder 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Druckschraube 7 ein Außengewinde 23 und der Kabeladapter ein korrespondierendes Innengewinde 24 aufweist (6).
In 7 ist der fertig montierte Steckverbinder 1 zu erkennen, bei dem das Steckverbindergehäuse 2 dauerhaft fest mit dem Kabeladapter 3 verbunden ist und die Druckschraube 7 in den Kabeladapter 3 eingeschraubt worden ist. Dieses Einschrauben der Druckschraube 7 bewirkt eine Durchmesser-Verkleinerung des Klemmkäfigs 6, wodurch Druck auf die Kabelwanddichtung 5 ausgeübt wird, so dass durch die derart beschriebene Wirkungsweise der Elemente 5 bis 7 die Zugentlastung bewirkt wird. (7).
Um insbesondere den Bereich um die Crimpverbindung 12 innerhalb des Kabeladapters 3 herum von äußeren Einflüssen, insbesondere Vibrationen, Stößen oder dergleichen, zu schützen, sind im Innenbereich des Kabeladapters 3 schräg verlaufende Stege 25, 26 vorgesehen (1), die auf die Crimpverbindung 12 und/oder den Kontaktpartner 10 im Bereich der Rastflügel 11 wirken, so dass Bewegungen des Endbereiches des Leiters 9 und des Kontaktpartners 10 innerhalb des Steckverbindergehäuses 2 bzw. des Kabeladapters 3 vermieden werden. Gleiches gilt für den in den Aufnahmeraum 18 des Steckverbindergehäuses 2 eingesetzten Kontaktpartners 10, der sich bei diesem Ausführungsbeispiel mit seinem stirnseitigen Endbereich und dem der Crimpverbindung 12 folgenden Bereich an der Innenseite des Steckverbindergehäuses 2 abstützt. Zwischen diesen beiden Abstützbereichen des Kontaktpartners 10 ist ein Klemmkäfig vorhanden, so dass der hier gezeigte und beschriebene Kontaktpartner 10 als Buchsenkontakt ausgebildet ist, in den ein korrespondierender Steckkontakt einführbar ist. Dieser nicht gezeigte Steckkontakt weist ebenfalls ein Gehäuse auf, dessen Innengeometrie mit der Außengeometrie des Steckverbindergehäuses 2 korrespondiert und der ebenfalls im Regelfall durch eine Norm oder kundenspezifische Anforderungen fest vorgegeben ist.
Bezüglich der Zugentlastung sei noch erwähnt, dass auch andere Mittel anstelle der Elemente 5 bis 7 zur Anwendung kommen können. Beispielsweise kann der Bereich zwischen dem Außenmantel des Kabels 8 und dem Innenbereich des Kabeladapters 3 mit einer Vergussmasse ausgefüllt werden oder der Kabeladapter 3 wird endseitig in Richtung des Kabels 8 umspritzt, um auch hier sowohl Zugentlastung als auch Längswasserdichtheit zu erzielen.
Die Bemaßung in 7 ist in Millimetern gehalten, kann aber davon auch nach oben oder unten abweichen.
Die 8 und 9 zeigen noch einmal im Detail eine mögliche Ausführung einer Rastverbindung zwischen dem Steckverbindergehäuse 2 und dem Kabeladapter 3. Zur Realisierung dieser Rastverbindung ist im Steckverbindergehäuse 2 zumindest eine Öffnung 27 vorgesehen, in die eine Rastnase 28 des Kabeladapters 3 dann eingreift, wenn der Kabeladapter 3 in seiner vorgesehenen Position in dem Steckverbindergehäuse 2 eingesetzt worden ist. Die Schräge der Rastnase 28 ermöglicht ein einfaches Einführen, während das abfallende Ende der Rastnase 28 den Kabeladapter 3 an der Stirnseite der Öffnung 27 festsetzt. Während in den 8 und 9 nur eine Rastnase 28 an dem Kabeladapter 3 sowie eine Öffnung 27 an dem Steckverbindergehäuse 2 dargestellt ist, ist es selbstverständlich möglich, auch mehr als eine Rastnase 28 und mehr als eine korrespondierende Öffnung 27 vorzusehen. Ebenso ist es denkbar, das Steckverbindergehäuse 2 mit einer Rastnase und den Kabeladapter 3 mit einer korrespondierenden Öffnung zu versehen. Um die Einführbarkeit des Kabeladapters 3 in das Steckverbindergehäuse 2 zu erleichtern, insbesondere zur Verminderung der hierfür erforderlichen Kräfte, ist in Längsrichtung in dem dem Kabeladapter 3 zugewandten Endbereich des Steckverbindergehäuses 2 ein Schlitz 29 vorgesehen, der von der Öffnung 27, insbesondere in etwa mittig, bis in den Endbereich des Steckverbindergehäuses 2, läuft. Auch hier gilt, dass in Abhängigkeit der Anzahl der Öffnungen 27 auch eine entsprechende Anzahl von Schlitzen 29 vorhanden sein kann (aber nicht muß).
Bezüglich der Dichtung 4 sei noch erwähnt, dass diese stirnseitig (axial) und/oder radial im Bereich des Absatzes 16 an dem Innenbereich des Steckverbindergehäuses 2 zur Anlage kommen kann.

1: Steckverbinder
2: Steckverbindergehäuse (auch Buchsenstecker, Steckergehäuse genannt)
3: Kabeladapter (auch Adapter genannt)
4: Dichtung
5: Kabelmanteldichtung
6: Klemmkäfig
7: Druckschraube
8: Kabel
9: Leiter
10: Kontaktpartner (auch Kontakt, Solarkontakt genannt)
11: Rastflügel
12: Crimpverbindung
13: Ausnehmung
14: Absatz
15: Absatz
16: Absatz
17: Aufnahmetrichter
18: Aufnahmeraum
19: Aufnahmeraum
20: Aufnahmeraum
21: Vorsprung
22: abgeschrägter Bereich
23: Außengewinde
24: Innengewinde
25: Steg
26: Steg
27: Öffnung
28: Rastnase
29: Schlitz

Claims

Steckverbinder (1) der ein Steckverbindergehäuse (2) aufweist, wobei das Steckverbindergehäuse (2) zur Aufnahme eines Kontaktpartners (10) ausgebildet ist, der in einem Aufnahmeraum (18) angeordnet ist, wobei die Lage des Kontaktpartners (10) in dem Aufnahmeraum (18) durch einen stirnseitigen Absatz (14) in dem Steckverbindergehäuse (2) begrenzt ist, wobei der Steckverbinder (1) weiterhin an einem Ende eines Kabels (8) angeordnet ist, das einen mit dem Kontaktpartner (10) verbundenen elektrischen Leiter (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Steckverbindergehäuse (2) verbindbarer Kabeladapter (3) vorgesehen ist, wobei der Kontaktpartner (10) rastend in dem Kabeladapter (3) festgelegt ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpartner (10) mittels einer Crimpverbindung (12) mit dem Leiter (9) verbunden ist und Rastflügel (11) aufweist, wobei die Rastflügel (11) in eine Ausnehmung (13) des Kabeladapters (3) zur Anlage kommen, wenn der Kontaktpartner (10) in den Kabeladapter (3) eingesetzt ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabeladapter (3) und das Steckverbindergehäuse (2) rotationssymmetrisch ausgebildet sind und der Kabeladapter (3) einen gegenüber seinem übrigen Bereich im Durchmesser kleineren Vorsprung (21) aufweist, der in einen korrespondierenden Aufnahmeraum (20) des Steckverbindergehäuses (2) einsetzbar ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbindergehäuse (2) einen Absatz (15) zur Wegbegrenzung beim Einsetzen des Kabeladapters (3) mit seinem Vorsprung (21) in das Steckverbindergehäuse (2) aufweist.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpartner (10) in dem Aufnahmeraum (18) gelagert ist.
Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (20) des Steckverbindergehäuses (2) mit einem Aufnahmetrichter (17) versehen ist, wobei der Aufnahmetrichter (17) mit einem abgeschrägten Bereich (22) des Kabeladapters (3) korrespondiert.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Steckverbindergehäuse (2) und dem Kabeladapter (3) eine Dichtung (4) angeordnet ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) in dem Übergangsbereich zwischen dem abgeschrägten Bereich (22) und dem Vorsprung (21) des Kabeladapters (3) angeordnet ist und gegen einen Absatz (16) des Steckverbindergehäuses (2) drückt, wenn der Kabeladapter (3) in dem Steckverbindergehäuse (2) festgelegt ist.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabeladapter (3) in seinem Inneren schräg verlaufende Stege (25) zur Festlegung des Endes des Kabels (8) aufweist.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabeladapter (3) in seinem Inneren schräg verlaufende Stege (26) zur Festlegung der Crimpverbindung (12) in dem Kabeladapter (3) aufweist.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabeladapter (3) ein Innengewinde (24) zur Aufnahme einer Druckschraube (7) zur Realisierung einer Zugentlastung aufweist.