DE102013106448A1

DE102013106448A1 - Elektrischer Steckverbinder

Info

Publication number: DE102013106448A1
Application number: DE102013106448.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Führer; Andreas Wendt
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-06-21
Also published as: DE102013106448B4; WO2014202758A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, vorzugsweise für eine Anwendung in der Elektromobilität. Erfindungsgemäß ist ein elektrischer Steckverbinder (1) zur elektrischen Verbindung mit einem korrespondierenden elektrischen Steckverbinder (5), mit wenigstens einem elektrischen Kontakt zum Kontaktieren eines korrespondierenden elektrischen Kontaktes des korrespondierenden elektrischen Steckverbinders vorgesehen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Entlastungseinrichtung vorgesehen ist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie in verbundenem Zustand von Steckverbinder (1) und korrespondierendem Steckverbinder (5) zwischen dem Frontbereich des Steckverbinders (1) und dem Frontbereich des korrespondierenden Steckverbinders (5) eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente vertikal wirkt. Damit wird ein Steckverbinder für Anwendungen in der E-Mobility bereitgestellt, der die Positionierung in der Ladesteckdose selbst bei hohen Leistungsgewichten hält.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, vorzugsweise für Anwendungen in der Elektromobilität (E-Mobility).
Im Bereich der Elektromobilität sind verschiedene Ladestecksysteme für die Energieversorgung elektrisch betriebener Fahrzeuge bekannt. Diese dienen z. B. zum Laden am Wechselstromnetz (AC) oder zum schnellen Laden mit Gleichstrom (DC). Dabei sind auch derartige Steckverbinder bekannt, die sowohl ein AC-Steckgesicht als auch ein DC-Steckgesicht aufweisen.
Derartige Steckverbinder mit einem AC-Steckgesicht, einem DC-Steckgesicht oder einem AC/DC-Steckgesicht zum Laden elektrisch betriebener Fahrzeuge sind an Leitungen mit großen Leiterquerschnitten angeschlossen. Hierbei sind Leitungsgewichte von mehreren Kilogramm pro Meter keine Seltenheit.
Die hohen Leitungsgewichte können zu Verlagerungen des Steckverbinders in der Ladesteckdose führen, wodurch es zu Fehlfunktionen des elektromagnetischen Verriegelungsmechanismus kommen kann.
Aus der DE 195 27 778 A1 ist ein Kabelstecker zum Einstecken in eine Steckbuchse bekannt. Der Kabelstecker weist radial federnd gelagerte Spannbacken auf, die sich beim Einstecken in die Steckbuchse gegen die Innenwand der Steckbuchse verspannen, so dass der Kabelstecker spielfrei in der Steckbuchse fixiert und zentriert wird, indem sich die Kräfte der einander gegenüberliegenden Spannbacken gegenseitig praktisch kompensieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen derartigen Steckverbinder für E-Mobility-Anwendungen anzugeben, der die Positionierung in einer Ladesteckdose selbst bei hohen Leitungsgewichten hält.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist somit ein elektrischer Steckverbinder vorgesehen, zur elektrischen Verbindung mit einem korrespondierenden elektrischen Steckverbinder, mit wenigstens einem elektrischen Kontakt zum Kontaktieren eines korrespondierenden elektrischen Kontaktes des korrespondierenden elektrischen Steckverbinders, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entlastungseinrichtung vorgesehen ist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie in verbundenem Zustand von Steckverbinder und korrespondierendem Steckverbinder zwischen dem Frontbereich des Steckverbinders und dem Frontbereich des korrespondierenden Steckverbinders eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente vertikal wirkt.
Der Steckverbinder kann grundsätzlich von einer Steckdose gebildet sein. Vorzugsweise ist der Steckverbinder jedoch ein Stecker, wobei der Stecker typischerweise ein angeschlossenes Kabel aufweist. Bei einem derartigen Stecker handelt es sich vorzugsweise um einen Ladesteckverbinder, insbesondere für das Laden von elektrisch betriebenen Fahrzeugen im Bereich der E-Mobility. Es ist somit ein wesentlicher Punkt der Erfindung, einen Steckverbinder mit einer Entlastungseinrichtung zu versehen, wobei die Entlastungseinrichtung bei eingestecktem Steckverbinder in einen korrespondierenden Steckverbinder eine Kraft erzeugt, dessen vertikale Hauptkomponente entgegen der Last aus dem Eigengewicht des Steckverbinders und des am Steckverbinder angeschlossenen Kabels wirkt.
Für die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steckverbinders kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Entlastungseinrichtung eine konstruktive Ausgestaltung in Form einer Nase ist, die beim Einstecken des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente vertikal wirkt. Möglich ist auch, dass die Einrichtung eine magnetische Kraft aufbringt, die beim Einstecken des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente vertikal wirkt. Eine bevorzugte Weiterentwicklung des Steckverbinders sieht jedoch vor, dass die Entlastungseinrichtung eine Feder ist, die beim Einstecken des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder eine Kraft ausübt.
In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass die Feder vorgespannt ist, wodurch bei minimalem Federweg ausreichend große Federkräfte wirken. Zudem können durch die Vorspannung der Feder geringen Bauteilabmessungen der Entlastungseinrichtung realisiert werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kontur der vorgespannten Feder selbstblockierend ist. Durch die selbstblockierende Wirkung der Feder kann die vorgespannte Feder mit geringem Aufwand an den Steckverbinder montiert werden. Zudem hat die selbstblockierende Wirkung der Feder den Vorteil, dass die Vorspannkraft der Feder im uneingesteckten Zustand des Steckverbinders nicht dauerhaft auf die Federaufnahme des Steckverbinders wirkt und somit die Materialermüdung des Steckverbinders im Bereich der Federaufnahme reduziert wird.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Feder einen aktiven Federschenkel und einen passiven Federschenkel aufweist, wobei der aktive Federschenkel eine gewölbte Kontur aufweist und diese gewölbte Kontur im eingesteckten Zustand des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder die Kraft linienförmig in die Feder einleitet. Der passive Federschenkel ist dabei flach ausgebildet, so dass die über die gewölbte Kontur linienförmig eingeleitet Federkraft flächig in das Gegenlager des Steckverbinders eingeleitet wird.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Feder im Schnitt U-förmig ausgebildet ist und der eine Schaft der U-förmigen Feder der aktive Federschenkel ist und der andere Schaft der U-förmigen Feder der passive Federschenkel ist, wobei das Ende des aktive Federschenkels eine kammartige Kontur aufweist und der Endbereich des passiven Federschenkels korrespondierend zur kammartigen Kontur des aktiven Federschenkels entsprechende fensterartige Öffnungen aufweist. Grundsätzlich kann aber auch der aktive Federschenkel die fensterartigen Öffnungen und der passive Federschenkel die kammartige Kontur aufweisen.
In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass der Endbereich des aktiven Federschenkels derart umgebogen ist, dass die kammartige Kontur in die fensterartigen Öffnungen des aufgebogenen Endbereichs des passiven Federschenkels eingreift. Auf diese Weise wird eine selbstblockierende Wirkung der vorgespannten Feder erzielt.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Endbereich des passiven Federschenkels mit den fensterartigen Öffnungen in einem derartigen Winkel umgebogen ist, dass die kammartige Kontur des aktiven Federschenkels durch Zusammendrücken der Feder in die fensterartigen Öffnungen einrastet und ausreichend hinterrastet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich die selbstblockierende Wirkung der Feder durch den konventionellen Gebrauch des Steckverbinders nicht löst.
Schließlich ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der passive Federschenkel einen ersten Steg und einen zweiten Steg aufweist und der erste Steg und der zweite Steg in entsprechende Öffnungen am Steckverbinder eingreifen. Auf diese Weise wird eine einfache Montage und sichere Positionierung der Feder in der Federaufnahme des Steckverbinders sichergestellt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine isometrische Darstellung eines Steckverbinders mit einer Entlastungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 einen Schnitt durch einen eingesteckten Steckverbinder in einen korrespondierenden Steckverbinder mit einem ersten Steckgesicht und einem zweiten Steckgesicht und eine Entlastungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3a eine isometrische Darstellung der Entlastungseinrichtung im entspannten Zustand der Feder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3b eine isometrische Darstellung der Entlastungseinrichtung im vorgespannten Zustand der Feder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4a eine Schnittdarstellung der Entlastungseinrichtung im entspannten Zustand der Feder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4b eine Schnittdarstellung der Entlastungseinrichtung im vorgespannten Zustand der Feder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Aus 1 ist ein Steckverbinder 1 mit einem ersten Steckgesicht 2 und einem zweiten Steckgesicht 3 und einer Entlastungseinrichtung in Form einer Feder 4 ersichtlich. Gegenüber dem zweiten Steckgesicht 3 springt das erste Steckgesicht 2 zurück. Die Feder 4 lagert auf dem Vorsprung des zweiten Steckgesichts 3. Der Steckverbinder 1 mit der Entlastungseinrichtung in Form der Feder 4 kann in einen korrespondierenden, in dieser Figur nicht dargestellten, Steckverbinder 5 eingesteckt werden.
In 2 ist der Steckverbinder 1 mit dem ersten Steckgesicht 2 und dem zweiten Steckgesicht 3 in einem korrespondierenden Steckverbinder 5 eingesteckt. Das Entlastungselement in Form einer Feder 4 lagert mit der flachen Seite des passiven Federschenkels 6 auf dem Vorsprung des zweiten Steckgesichts 3 des Steckverbinders 1. Die gewölbte Kontur 7 des aktiven Federschenkels 8 drückt gegen die Unterseite des Vorsprungs des ersten Steckgesichts des korrespondierenden Steckverbinders 5. Auf diese Weise erzeugt die Federkraft der Feder 4 eine Kraft, dessen Hauptkomponente in vertikaler Richtung wirkt.
Wie aus 3a und 3b ersichtlich hat die Feder 4 eine U-förmige Kontur mit einem aktiven Federschenkel 8 und einem passiven Federschenkel 6. Der aktive Federschenkels 8 weist an seinem Ende eine kammartige Kontur 9 auf. Korrespondierend zu der kammartigen Kontur 9 des aktiven Federschenkels 8 weist der passive Federschenkel 6 an seinem Ende fensterartige Öffnungen 10 auf. Das Ende des aktiven Federschenkels 8 ist derart gebogen, dass es einerseits eine nach außen gewölbte Kontur 7 ausweist und zudem die kammartige Kontur 9 in die Innenseite der U-förmigen Feder 4 zeigt. Das Ende des passiven Federschenkels 6 mit den fensterartigen Öffnungen 10 ist in Richtung des aktiven Federschenkels 8 umgebogen. Durch Zusammendrücken der Feder 4, d. h. des aktiven Federschenkels 8 und des passiven Federschenkels 6, rastet die kammartige Kontur 9 des aktiven Federschenkels 8 in die fensterartigen Öffnungen 10 des passiven Federschenkels 6 ein. Auf diese Weise wird die Feder 4 vorgespannt. Der passive Federschenkel 6 weist zudem einen ersten Steg 11 und einen zweiten Steg 12 auf, die in Ausnehmungen eines hier nicht dargestellten Steckverbinders 1 eingreifen.
Wie den 4a und 4b entnehmbar, ist der Endbereich des passiven Federschenkels 6 mit den fensterartigen Öffnungen 10 derart umgebogen, dass die kammartige Kontur 9 des aktiven Federschenkels 8 zur Vorspannung der Feder 4 in die fensterartigen Öffnungen 10 des passiven Federschenkels 6 eingreifen. Der Endbereich des passiven Federschenkels 6 ist dabei in einem derartigen Winkel in Richtung aktiver Federschenkel 8 umgebogen, dass die kammartige Kontur 9 ausreichend tief in die fensterartigen Öffnungen 10 hinterrastet. Durch den Eingriff der kammartigen Kontur 9 in die fensterartigen Öffnungen 10 wird eine selbstblockierende Wirkung der Feder 4 erzeugt.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbinder
2: erstes Steckgesicht
3: zweites Steckgesicht
4: Feder
5: korrespondierender Steckverbinder
6: passiver Federschenkel
7: gewölbte Kontur
8: aktiver Federschenkel
9: kammartige Kontur
10: fensterartige Öffnungen
11: erster Steg
12: zweiter Steg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19527778 A1 [0005]

Claims

Elektrischer Steckverbinder (1), zur elektrischen Verbindung mit einem korrespondierenden elektrischen Steckverbinder (5), mit wenigstens einem elektrischen Kontakt zum Kontaktieren eines korrespondierenden elektrischen Kontaktes des korrespondierenden elektrischen Steckverbinders, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entlastungseinrichtung vorgesehen ist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie in verbundenem Zustand von Steckverbinder (1) und korrespondierendem Steckverbinder (5) zwischen dem Frontbereich des Steckverbinders (1) und dem Frontbereich des korrespondierenden Steckverbinders (5) eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente vertikal wirkt.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungseinrichtung eine Feder (4) ist, die beim Einstecken des Steckverbinders (1) in den korrespondierenden Steckverbinder (5) eine Kraft ausübt.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder vorgespannt ist.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der vorgespannten Feder (4) selbstblockierend ist.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (4) einen aktiven Federschenkel (8) und einen passiven Federschenkel (6) aufweist, wobei der aktive Federschenkel (8) eine gewölbte Kontur (7) aufweist und diese gewölbte Kontur (7) im eingesteckten Zustand des Steckverbinders (1) in den korrespondierenden Steckverbinder (5) die Kraft linienförmig in die Feder einleitet.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (4) im Schnitt U-förmig ausgebildet ist und der eine Schaft des U-förmigen Feder (4) der aktive Federschenkel (8) ist und der andere Schaft der U-förmigen Feder (4) der passive Federschenkel (6) ist, wobei das Ende des aktive Federschenkels (8) eine kammartige Kontur (9) aufweist und der Endbereich des passiven Federschenkels (6) korrespondierend zur kammartigen Kontur (9) des aktiven Federschenkels (8) entsprechende fensterartige Öffnungen (10) aufweist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich des aktiven Federschenkels (8) derart umgebogen ist, dass die kammartige Kontur (9) in die fensterartigen Öffnungen (10) des aufgebogenen Endbereichs des passiven Federschenkels (6) eingreift.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich des passiven Federschenkels (6) mit den fensterartigen Öffnungen (10) in einem derartigen Winkel umgebogen ist, dass die kammartige Kontur (9) des aktiven Federschenkels (8) durch Zusammendrücken der Feder (4) in die fensterartigen Öffnungen (10) einrastet und ausreichend hinterrastet.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der passive Federschenkel (6) einen ersten Steg (11) und einen zweiten Steg (12) aufweist und der erste Steg (11) und der zweite Steg (12) in entsprechende Öffnungen am Steckverbinder (1) eingreifen.