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Die Erfindung betriff einen Steckverbinder, der mit einer Steckbuchse verbindbar ist, insbesondere für ein Ladekabel zum Laden eines Elektrofahrzeugs.
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Aus der VDE-Anwendungsregel VDE-AR-E 2623-2-2 ist ein dreiphasiger Ladesteckverbinder bekannt, der mit einer Steckbuchse verbindbar ist. Die Steckbuchse ist fahrzeugseitig angeordnet, wobei der Ladesteckverbinder Bestandteil eines Ladekabels ist, das die Steckbuchse des Fahrzeugs mit einer Ladestation verbindet. Der Ladesteckverbinder weist ein Steckverbindergehäuse und einen Steckabschnitt auf, der mit einer Außenfläche zumindest teilweise in eine Steckeraufnahme der Steckbuchse einsteckbar ist. Der Steckabschnitt weist, in Steckrichtung betrachtet, stirnseitig Ausnehmungen auf, in denen Stiftkontakte angeordnet sind. Die Außenfläche des Steckabschnitts ist umlaufend angeordnet und dient als Führung beim Einführen des Ladesteckverbinders in die Steckbuchse des Fahrzeugs und kann die Funktion einer Dichtfläche übernehmen, wenn in der Steckbuchse eine umlaufende Dichtung angeordnet ist.
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Im allgemeinen müssen Ladesteckverbinder für Elektrofahrzeuge derartig aufgebaut sein, dass sie auch nach langjähriger Benutzung einwandfrei in die Steckbuchse eingeführt werden können, ohne dass sich die Steckkräfte zu sehr erhöhen und ohne dass eine Dichtungsfunktion eingeschränkt wird. Ferner wird in der Regel gefordert, dass Ladesteckverbinder auch beim Überfahren durch ein Fahrzeug funktionsfähig bleiben und ohne Erhöhung der Steckkräfte in die Steckbuchse eingesteckt werden können. An Ladesteckverbinder werden somit hohe Anforderungen an die Stoßfestigkeit gestellt.
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Bei dem vorgenannten bekannten Ladesteckverbinder ist die Außenumfangsfläche, welche in die Steckbuchse eingesteckt wird, exponiert und kann daher bei Gebrauch leicht geschädigt werden, wodurch sich Grate und Kratzer an der Außenfläche bilden können, die zu einer erhöhten Steckkraft und zu Undichtigkeiten führen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Außenfläche des Steckabschnitts zu schützen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Steckverbinder, der mit einer Steckbuchse verbindbar ist, gelöst, der ein Steckverbindergehäuse, einen Steckabschnitt, der mit einer Außenfläche zumindest teilweise in eine Steckeraufnahme der Steckbuchse einsteckbar ist, sowie ein Schutzelement, das die Außenfläche umgibt und beim Einstecken des Steckabschnitts in die Steckeraufnahme von der Steckbuchse derart beaufschlagbar ist, dass das Schutzelement die Außenfläche freigibt, umfasst. Hierbei wird die Außenfläche nur soweit freigegeben, wie dies zum Einstecken des Steckabschnitts in die Steckeraufnahme erforderlich ist.
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Das Schutzelement ist somit im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders um die Außenfläche angeordnet und schützt diese vor Beschädigungen. Beim Einstecken des Steckverbinders in die Steckbuchse wird das Schutzelement mit Kraft beaufschlagt und gibt die Außenfläche frei. Bei dem Schutzelement kann es sich um ein in der Länge veränderbares, zum Beispiel elastisch komprimierbares, Element oder um ein in der Länge nicht oder nicht wesentlich veränderbares Element handeln, wobei ein in der Länge veränderbares Element dadurch die Außenfläche freigibt, dass dieses zusammengedrückt wird. Bei einem festen nicht in der Länge veränderbaren Schutzelement gibt dieses die Außenfläche dadurch frei, dass es auf der Außenfläche verschiebbar angeordnet ist und von der Außenfläche weg verschoben werden kann.
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Um ein sicheres Zurückkehren des Schutzelements um die Außenfläche zu gewährleisten, wenn der Steckverbinder aus der Steckbuchse herausgezogen wird, ist vorgesehen, dass das Schutzelement zu einer der Außenfläche umgebenden Stellung mit Kraft beaufschlagt ist. Bei einem in der Länge veränderbaren Schutzelement wird dies dadurch erreicht, dass das Schutzelement elastisch verformbar ist und nach dem Herausziehen wieder die ursprüngliche Stellung bzw. Form einnimmt. Bei einem festen Schutzelement kann dies dadurch erzielt werden, dass ein oder mehrere Federelemente vorgesehen sind, die das Schutzelement in die Ausgangsstellung zurückschieben, in der das Schutzelement um die Außenfläche angeordnet ist.
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Das Schutzelement ist vorzugsweise zumindest teilweise in der Länge veränderbar, insbesondere elastisch verformbar oder komprimierbar, und ist an einem Ende, das einer Stirnseite des Steckabschnitts abgewandt ist, am Steckverbindergehäuse festgelegt. Somit ist zudem gewährleistet, dass das Schutzelement fest auf dem Steckverbinder angeordnet ist und nicht unbeabsichtigt entfernt werden kann. Hierbei kann das Schutzelement lösbar am Steckverbindergehäuse festgelegt sein, um ein leichtes Auswechseln des Schutzelements zu ermöglichen.
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Vorzugsweise steht das Schutzelement im unkomprimierten bzw. unverformten Zustand, also im ausgesteckten Zustand des Steckverbinders, axial über eine Stirnseite oder Stirnfläche des Steckabschnitts über. Somit wird auch die Kante im Übergang von der Stirnseite bzw. Stirnfläche zur Außenfläche wirksam geschützt.
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Das Schutzelement kann in einer bevorzugten Ausgestaltung einen Faltenbalgabschnitt oder Rollbalgabschnitt aufweisen, der die Elastizität des Schutzelements gewährleistet oder erhöht.
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Ferner kann das Schutzelement auf dem Steckverbindergehäuse verschiebbar angeordnet sein. Somit kann das Schutzelement zumindest im wesentlichen starr ausgebildet sein, wobei die Außenfläche durch Verschieben des Schutzelements frei gegeben wird.
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Das Schutzelement weist vorzugsweise eine Anschlagfläche auf, mit der es beim Einführen des Steckabschnitts in die Steckeraufnahme gegen die Steckbuchse anschlägt, um das Schutzelement in ein die Außenfläche freigebende Stellung zu überführen.
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Das Schutzelement kann stirnseitig einen umlaufenden Aufnahmeabschnitt mit gegenüber dem Querschnitt des Steckabschnitts vergrößertem Querschnitt aufweisen, der dazu bestimmt ist, einen die Steckeraufnahme bildenden Gehäuseabschnitt der Steckbuchse zu umschließen. Hierdurch kann das Schutzelement im gesteckten Zustand neben der Schutzfunktion auch eine Dichtfunktion übernehmen, um die Anordnung aus Steckverbinder und Steckbuchse z. B. vor Spritzwasser oder Schmutz zu schützen.
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Wirkungsvoll wird die Dichtfunktion dadurch verbessert, dass in dem Aufnahmeabschnitt zumindest eine umlaufende Dichtlippe gebildet ist, die dazu bestimmt ist, dichtend gegen eine Außenumfangsfläche der Steckeraufnahme zu gelangen.
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Ferner wird die Aufgabe durch eine Steckverbinderanordnung gelöst, welche einen Steckverbinder wie vorstehend beschrieben und eine Steckbuchse mit einer Steckeraufnahme zur Aufnahme des Steckabschnitts des Steckverbinders umfasst.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigt
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1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Steckverbinderanordnung mit einem Steckverbinder und einer Steckbuchse im unverbundenen Zustand,
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2 einen Längsschnitt der Steckverbinderanordnung gemäß 1 in einem teilweise verbundenen Zustand,
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3 einen Längsschnitt der Steckverbinderanordnung gemäß 1 im vollständig verbundenen Zustand,
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4 eine perspektivische Darstellung des Steckverbinders gemäß 1,
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5 eine perspektivische Darstellung der Steckbuchse gemäß 1,
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6 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Steckverbinderanordnung mit einem Steckverbinder und einer Steckbuchse in einem teilweise verbundenen Zustand,
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7 einen Längsschnitt der Steckverbinderanordnung gemäß 6 im vollständig verbundenen Zustand und
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8 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform einer Steckverbinderanordnung mit einem Steckverbinder und einer Steckbuchse in einem vollständig verbundenen Zustand.
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Die 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform einer Steckverbinderanordnung in unterschiedlichen Stellungen und unterschiedlichen Ansichten und werden im folgenden zusammen beschrieben. Bei der gezeigten Steckverbinderanordnung handelt es sich um eine dreiphasige Steckverbinderanordnung, die jedoch auch einphasig betrieben werden kann.
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Die Figuren zeigen einen Steckverbinder 1 und eine Steckbuchse 2, die miteinander verbindbar sind. Die Steckbuchse 2 ist hierbei vorzugsweise Bestandteil eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Der Steckverbinder 1 ist vorzugsweise Bestandteil eines Ladekabels zum Laden einer Batterie des Fahrzeugs, wobei das Ladekabel ferner mit einer Ladestation verbindbar ist. Der Steckverbinder 1 lässt sich entlang einer Längsachse X in die Steckbuchse 2 einstecken. Der Steckverbinder 1 weist ein Steckverbindergehäuse 3 aus einem elektrisch isolierenden Material auf, welches einen Steckabschnitt 4 und einen Griffabschnitt 13 umfasst. Der Steckabschnitt 4 weist eine Außenfläche 5 in Form einer Außenumfangsfläche auf. Diese ist zumindest teilweise in eine Steckeraufnahme 6 der Steckbuchse 2 einführbar. Die Steckeraufnahme 6 weist eine Innenfläche 7 in Form einer Innenumfangsfläche auf, wobei die Querschnitte des Steckabschnitts 4 und der Steckeraufnahme 6 aneinander angepasst sind. Wie in den 4 und 5 ersichtlich ist, weichen die Querschnitte des Steckabschnitts 4 und der Steckeraufnahme 6 von einem Kreis ab, so dass stets gewährleistet ist, dass der Steckverbinder 1 und die Steckbuchse 2 richtig miteinander verbunden werden.
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Der Steckabschnitt 4 weist der Steckbuchse 2 zugewandt eine Stirnfläche 8 auf, von der parallel zur Längsachse X verlaufende Aufnahmekammern 9 für Kontaktstifte 10 angeordnet sind. Je Kontaktstift 10 ist eine Aufnahmekammer 9 vorgesehen. Die Kontaktstifte 10 sind vollständig in den Aufnahmekammern 9 aufgenommen und durch eine Wand 12, welche die Aufnahmekammern 9 von der Stirnfläche 8 abgewandt abschließen, durch Aufnahmebohrungen 11 hindurchgesteckt. Auf der von den Aufnahmekammern 9 abgewandten Seite der Wand 12 können die Kontaktstifte 10 mit Kabeln verbunden werden, welche durch den Griffabschnitt 13 und aus einer Kabelführungsbohrung 14 des Steckverbindergehäuses 3 aus diesen herausgeführt werden können. Um ein unbeabsichtigtes Berühren der stromführenden Kontaktstifte 10 zu verhindern, sind diese stirnseitig mit einer elektrisch isolierenden Kappe versehen.
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Die Steckeraufnahme 6 der Steckbuchse 2 ist nach innen durch eine Wand 15 begrenzt. Von der Wand 15 stehen Kontaktaufnahmen 16 in die Steckeraufnahme 6 vor. Stirnseitig, d. h. dem Steckverbinder 1 in 1 zugewandt, ist je Kontaktaufnahme 16 eine Öffnung 17 vorgesehen, durch die die Kontaktstifte 10 im eingesteckten Zustand des Steckverbinders 1 hindurchgeführt sind und mit Kontaktbuchsen 18, welche in den elektrisch isolierenden Kontaktaufnahmen 16 aufgenommen sind, in elektrischen Kontakt treten. Die Kontaktbuchsen 18 sind durch Aufnahmebohrungen 29 in der Wand 15 hindurchgeführt und ragen auf der von der Steckeraufnahme 6 abgewandten Seite der Wand 15 vor und lassen sich dort mit Kabeln verbinden, welche durch das Steckbuchsengehäuse 19 und durch eine Kabelführungsöffnung 20 aus dem Steckbuchsengehäuse 19 heraus geführt werden können.
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Zum Schutz der Außenfläche 5 des Steckabschnitts 4 ist ein Schutzelement 21 vorgesehen, welches um die Außenfläche 5 angeordnet ist. Das Schutzelement 21 ist in der gezeigten Ausführungsform aus einem Kautschukmaterial, insbesondere EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) gefertigt. Grundsätzlich lässt sich das Schutzelement jedoch auch aus anderen verformbaren elastischen Materialien herstellen. Dies hat den Vorteil, dass das Schutzelement 21 durch elastisches Verformen von der Außenfläche 9 weggeschoben werden kann.
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Das Schutzelement 21 weist zur besseren Veränderbarkeit der Länge einen Faltenbalgabschnitt 22 auf, der, wie insbesondere in 3 ersichtlich ist, entlang der Längsachse X komprimierbar ist bzw. zusammengedrückt werden kann. Ferner weist das Schutzelement 21 einen Aufnahmeabschnitt 23 auf, dessen Querschnitt gegenüber dem Querschnitt des übrigen Schutzelements 21 vergrößert ist. Der Aufnahmeabschnitt 23 dient dazu, einen die Steckeraufnahme 6 bildenden Gehäuseabschnitt 24 zumindest zum Teil aufzunehmen. Der Gehäuseabschnitt 24 weit eine Außenumfangsfläche 25 auf, über die der Aufnahmeabschnitt 23 gestülpt werden kann, wenn der Steckverbinder 1 mit der Steckbuchse 2 verbunden wird. Das Schutzelement 21 hat somit zwei Funktionen, nämlich einerseits den Schutz der exponierten Außenfläche 5 vor Beschädigungen und eine Dichtfunktion bei eingestecktem Steckverbinder 1. Um die Dichtfunktion zu verbessern, sind am Aufnahmeabschnitt 23 nach innen gerichtete Dichtlippen 26 vorgesehen, die in dichtender Anlage zur Außenumfangsfläche 25 des Gehäuseabschnitts 24 gelangen.
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Im Übergang von dem Aufnahmeabschnitt 23 zum Faltenbalgabschnitt 22 ist eine Schulter 27 in Form einer Anschlagfläche vorgesehen, die beim Einstecken des Steckverbinders 1 in die Steckbuchse 2 stirnseitig gegen den die Steckeraufnahme 6 bildenden Gehäuseabschnitt 24 anläuft, so dass beim Einstecken des Steckverbinders 1 der Aufnahmeabschnitt 23 relativ zum Steckverbindergehäuse 3 verschoben wird. Hierbei wird der Aufnahmeabschnitt 23 in Richtung zum Griffabschnitt 13 verschoben, so dass die Außenfläche 5 freigegeben wird, so dass diese in die Steckeraufnahme 6 eintauchen kann. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Aufnahmeabschnitt 23 derart gestaltet ist, dass er stirnseitig gegen das Steckverbindergehäuse 3 anläuft und hierdurch das Schutzelement 21 zusammengedrückt wird. Da die Außenkontur des Steckbuchsengehäuses 19 nicht genormt ist, ist es auch möglich, dass der die Steckeraufnahme 6 bildende Gehäuseabschnitt 24 einen größeren Außenumfang aufweist, als der Aufnahmeabschnitt 23 des Schutzelements 21, so dass der Aufnahmeabschnitt 23 axial gegen den die Steckeraufnahme 6 bildenden Gehäuseabschnitt 24 anlaufen würde und somit das Schutzelement 21 komprimiert würde. Auch in diesem Fall wäre noch eine Dichtfunktion gewährleistet, da der Aufnahmeabschnitt 23 auch axial eine gewisse Abdichtfunktion bietet.
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Von der Stirnfläche 8 abgewandt stützt sich das Schutzelement 21 axial gegen eine Stützfläche 28 des Steckverbindergehäuses 3 ab. An dieser Stelle kann das Schutzelement 21 auch an dem Steckverbindergehäuse 3 festgelegt sein, um ein unbeabsichtigtes Abziehen des Schutzelements 21 von dem Steckverbindergehäuse 3 zu verhindern. Dies sollte vorzugsweise eine lösbare Verbindung sein, damit das Schutzelement 21 ausgetauscht werden kann. Alternativ zu der dargestellten Abstützung kann das der Stirnfläche 8 abgewandte Ende des Schutzelements 21 auch weiter hinten in Richtung zum Griffabschnitt 13 befestigt sein.
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Die 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Steckverbinderanordnung, die sich hinsichtlich des Schutzelements 21' von der ersten Ausführungsform unterscheidet. Im übrigen wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform Bezug genommen, wobei übereinstimmende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
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Das Schutzelement 21' ist nicht oder nur unwesentlich in der Länge veränderbar bzw. komprimierbar. Es ist entlang der Längsachse X verschiebbar angeordnet. In 6, also in einem teilweise verbundenen Zustand der Steckverbinderanordnung, ist das Schutzelement 21' in einer ausgeschobenen Position und steht über die Stirnfläche 8 des Steckverbindergehäuses 3 über. Im vollständig verbundenen Zustand gemäß 7 ist das Schutzelement 21' in eine eingeschobene Position überführt, wobei es nicht über die Stirnfläche 8 übersteht. Das Schutzelement 21' wird gegen die Kraft zumindest eines Federelements 30 in der eingeschobene Position gehalten, so dass beim Herausziehen des Steckverbinders 1 aus der Steckbuchse 2 das Schutzelement 21' wieder in die ausgeschobenen Position überführt wird. Somit wird gewährleistet, dass die Außenfläche 5 stets geschützt ist.
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Die 8 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Steckverbinderanordnung mit eingestecktem Steckverbinder 1, die sich hinsichtlich des Schutzelements 21'' von den ersten beiden Ausführungsformen unterscheidet. Im übrigen wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform Bezug genommen, wobei übereinstimmende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
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Ebenso wie das Schutzelement der ersten Ausführungsform ist das Schutzelement 21'' der dritten Ausführungsform in der Länge veränderbar. Hierzu weist das Schutzelement 21'' anstelle eines Faltenbalgabschnitts einen Rollbalgabschnitt 32 auf. Auf der von der Stirnfläche 8 abgewandten Seite des Aufnahmeabschnitts 23 des Schutzelements 21'' schließt sich zunächst, wie auch bei der ersten Ausführungsform, ein zylindrischer Abschnitt 31 an, der sich nahe an die Außenfläche 5 anschmiegt. Hieran schließt sich der Rollbalgabschnitt 32 an, der zunächst vom zylindrischen Abschnitt 31 radial nach außen und von der Stirnseite 8 aus gesehen nach hinten verläuft, um sich im weiteren Verlauf wieder der Außenfläche 5 anzunähern und innerhalb des radial äußeren Abschnitts des Rollbalgabschnitts 32 wieder nach vorne in Richtung zur Stirnseite 8 zu verlaufen. An einem freien Ende ist der Rollbalgabschnitt 32 auf der Außenfläche 5 festgelegt. Durch diese Ausbildung des Rollbalgabschnitts 32 kann der Aufnahmeabschnitt 23 auf der Außenfläche 5 verschoben werden, wobei der Rollbalgabschnitt 32 eine abrollende Bewegung ausführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbinder
- 2
- Steckbuchse
- 3
- Steckverbindergehäuse
- 4
- Steckabschnitt
- 5
- Außenfläche
- 6
- Steckeraufnahme
- 7
- Innenfläche
- 8
- Stirnfläche
- 9
- Aufnahmekammer
- 10
- Kontaktstift
- 11
- Aufnahmebohrung
- 12
- Wand
- 13
- Griffabschnitt
- 14
- Kabelführungsbohrung
- 15
- Wand
- 16
- Kontaktaufnahme
- 17
- Öffnung
- 18
- Kontaktbuchse
- 19
- Steckbuchsengehäuse
- 20
- Kabelführungsöffnung
- 21, 21', 21''
- Schutzelement
- 22
- Faltenbalgabschnitt
- 23
- Aufnahmeabschnitt
- 24
- Gehäuseabschnitt
- 25
- Außenumfangsfläche
- 26
- Dichtllippe
- 27
- Schulter/Anschlagfläche
- 28
- Stützfläche
- 29
- Aufnahmebohrung
- 30
- Federelement
- 31
- zylindrischer Abschnitt
- 32
- Rollbalgabschnitt
- X
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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