DE102014225949A1

DE102014225949A1 - Elektrischer Steckverbinder mit Rasteinrichtung zur Kontaktierung eines Bipolarplattenstapels für eine Brennstoffzelle und Bipolarplattenstapel

Info

Publication number: DE102014225949A1
Application number: DE102014225949.5A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Voigt; Matthias Reckers
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-06-16
Also published as: WO2016096385A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder (1) zur Kontaktierung eines Bipolarplattenstapels für eine Brennstoffzelle, mit einem Steckerkörper (2), in dem wenigstens zwei sich in einer Steckrichtung (S) öffnende Kontaktkammern (4) vorgesehen sind; sowie einen Bipolarplattenstapel für eine Brennstoffzelle. Es ist vorgesehen, dass zwischen den Kontaktkammern (4) jeweils eine Leeraufnahme (10) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder zur Kontaktierung eines Bipolarplattenstapels für eine Brennstoffzelle, mit einem Steckerkörper, in dem mehrere sich in einer Steckrichtung öffnende Kontaktkammern vorgesehen sind, wobei in den Kontaktkammern jeweils ein in der Steckrichtung auf eine Bipolarplatte des Bipolarplattenstapels aufsteckbares Kontaktelement angeordnet ist, und wobei die Kontaktkammern in einer quer zur Steckrichtung verlaufenden Höhenrichtung des Steckverbinders zueinander beabstandet angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung einen Bipolarplattenstapel für eine Brennstoffzelle, mit wenigstens zwei in einer Höhenrichtung aufeinander gestapelten und jeweils eine Ausnehmung zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme eines Steckverbinders aufweisende Bipolarplatten.
Elektrische Stecker und Bipolarplattenstapel der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der DE 10 2013 206 129 A1 allgemein bekannt. Bipolarplatten werden zur Leitung von Betriebsmedien zu Elektroden der Brennstoffzellen verwendet. Um den Steckverbinder auf den Bipolarplattenstapel aufstecken zu können, sind diese mit zueinander versetzten Ausnehmungen zu versehen. Sind die Bipolarplatten jedoch nicht korrekt gestapelt, sodass eine der Ausnehmungen nicht an der richtigen Position ist, lässt sich der Steckverbinder nicht aufstecken. Der Bipolarplattenstapel ist also zusätzlich im Hinblick auf den Steckverbinder besonders sorgfältig zu montieren.
Der Erfindung liegt daher nun die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder und einen Bipolarplattenstapel bereitzustellen, die eine einfach herzustellende Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Bipolarplattenstapel ermöglichen, wobei die Montage der Bipolarplatten zum Bipolarplattenstapel möglichst einfach ist und eine dauerhafte Kontaktierung der Bipolarplatten gewährleistet wird.
Für den eingangs genannten Steckverbinder wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen den Kontaktkammern eine Leeraufnahme für eine Bipolarplatte vorgesehen ist. Für den eingangs genannten Bipolarplattenstapel wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme eines Steckverbinders, insbesondere eines erfindungsgemäßen Steckverbinders, die Ausnehmungen in der Höhenrichtung miteinander fluchten.
Durch diese einfachen Maßnahmen kann der Bipolarplattenstapel mit der durchgehenden und durch die Ausnehmungen geformten Öffnung ausgebildet werden, wobei alle Bipolarplatten mit identischen und miteinander fluchtenden Ausnehmungen einfach gestapelt werden und mit dem Steckverbinder eine Steckverbindung eingehen können. Ist eine der Bipolarplatten falsch angeordnet, sodass deren Ausnehmung nicht mit den Ausnehmungen der anderen Bipolarplatten des Bipolarplattenstapels fluchtet, so kann dies leichter erkannt werden, als wenn eine der Bipolarplatten mit den zueinander versetzt angeordneten Ausnehmungen nicht richtig im Bipolarplattenstapel angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und, sofern nicht anders ausgeführt, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen.
So kann die Leeraufnahme an eine Seitenwand des Steckerkörpers angrenzen, wobei die Seitenwand in einer quer zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung verlaufenden Breitenrichtung durch einen sich in der Steckrichtung öffnenden Aufnahmeschlitz durchbrochen ist.
Der Aufnahmeschlitz kann zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme einer der Bipolarplatten ausgebildet sein, wobei die Leeraufnahme kein Kontaktelement zur Kontaktierung der einen der Bipolarplatten aufweist. Die Bipolarplatte kann sich also durch den Aufnahmeschlitz in den Steckverbinder und insbesondere in die Leeraufnahme hinein erstrecken.
Die Leeraufnahme ist in der Höhenrichtung des Steckverbinders vorzugsweise kleiner bemessen als die Kontaktaufnahmen, da die Leeraufnahmen lediglich die Bipolarplatte, nicht jedoch zusätzlich das Kontaktelement aufzunehmen braucht. Hierdurch wird ermöglicht, dass der Steckverbinder in der Höhenrichtung platzsparend aufgebaut sein kann und auch dicht beieinander liegende Bipolarplatten kontaktieren kann. Dabei kann der Aufnahmeschlitz in der Höhenrichtung kleiner ausgebildet sein, als die Leeraufnahme. Vorzugsweise entspricht die Höhe des Aufnahmeschlitzes parallel zur Höhenrichtung jedoch der Höhe der Leeraufnahme. Die sich seitlich in der Breitenrichtung mit dem Aufnahmeschlitz öffnende Leeraufnahme kann einen in der Steck- und der Höhenrichtung verlaufenden Querschnitt aufweisen, der im Wesentlichen komplementär zu einem gleich ausgerichteten Querschnitt der Bipolarplatte ausgestaltet ist.
Auch zumindest eine der Kontaktkammern kann an eine der Seitenwände des Steckerkörpers angrenzen, wobei die Seitenwand in der Breitenrichtung durch einen sich in der Steckrichtung öffnenden und an die Kontaktkammer angrenzenden weiteren Aufnahmeschlitz durchbrochen ist. Der Aufnahmeschlitz kann in der Höhenrichtung kleiner ausgebildet sein als die Kontaktkammer. Hierdurch ist ein Bewegen des Kontaktelements quer zur Steckrichtung und insbesondere in der Breitenrichtung aus der Kontaktkammer heraus verhindert, da den Aufnahmeschlitz parallel zur Höhenrichtung begrenzende Stege als Anschläge für das Kontaktelement dienen. Alternativ kann der Aufnahmeschlitz in der Höhenrichtung eine Höhe aufweisen, die einer Höhe der an den Aufnahmeschlitz angrenzenden Kontaktkammer entspricht, sodass die Bipolarplatte einfacher in die Kontaktkammer eingeführt werden kann, ohne dass sie mit dem Aufnahmeschlitz verkantet oder verklemmt.
Die Kontaktkammern können jeweils an unterschiedliche und insbesondere an einander gegenüberliegende Seitenwände des Steckerkörpers angrenzen, wobei die Seitenwände je angrenzender Kontaktkammer mit einem sich in der Steckrichtung öffnenden Aufnahmeschlitz versehen sein können, und wobei der Aufnahmeschlitz jeweils eine der Kontaktkammern in der Breitenrichtung öffnet. Hierdurch können die Bipolarplatten jeweils einem der Kontaktelemente zugeführt und hierzu in jeweils eine der Kontaktkammern eingesetzt werden, ohne dass die Bipolarplatten mit den Seitenwänden kollidieren. Somit können die Kontaktelemente die Ausnehmung flankierende Abschnitte jeder der Bipolarplatten einfach kontaktieren. Die Seitenwände können beispielsweise parallel zueinander verlaufen oder voneinander weg weisen und sich insbesondere parallel zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung oder parallel zur Steckrichtung und zur Breitenrichtung erstrecken. Sind mehrere Leeraufnahmen vorgesehen, kann jede der Leeraufnahmen an eine der Seitenwände angrenzen, wobei der Aufnahmeschlitz jeweils eine der Leeraufnahmen in der Breitenrichtung öffnet.
Der Stecker kann eine größere Anzahl von Kontaktelementen und insbesondere wenigstens vier Kontaktelemente aufweisen. Eine erste Gruppe der Kontaktelemente kann in der Höhenrichtung entlang einer gemeinsamen ersten Ebene und eine zweite Gruppe der Kontaktelemente in der Höhenrichtung entlang einer zweiten gemeinsamen Ebene hintereinander angeordnet beziehungsweise ausgerichtet sein, wobei die Ebenen in der Breitenrichtung zueinander beabstandet sind, und wobei die Kontaktelemente jeder der Gruppen in der Höhenrichtung vorzugsweise einen vorbestimmten Abstand zueinander aufweisen. Die Kontaktelemente einer der Gruppen können beispielsweise so ausgerichtet sein, dass sie jede zweite der in der Höhenrichtung aufeinander gestapelten Bipolarplatten kontaktieren können. Die Kontaktelemente der anderen Gruppe kontaktieren die zwischen diesen Bipolarplatten angeordneten Bipolarplatten, wenn der Steckverbinder auf den Bipolarplattenstapel gesteckt wird. Damit die Kontaktelemente der einzelnen Gruppen abwechselnd die aufeinander gestapelten Bipolarplatten kontaktieren können, sind die Gruppen vorzugsweise in der Höhenrichtung um die Hälfte des Abstandes der Kontaktelemente jeder der Gruppen zueinander versetzt angeordnet.
Zwischen in der Höhenrichtung aufeinander folgenden Kontaktaufnahmen jeder der Gruppen kann jeweils eine in derselben Ebene angeordnete Leeraufnahme angeordnet sein. Die Leeraufnahme nimmt eine Bipolarplatte auf, die von den Kontaktelementen derselben Gruppe nicht kontaktiert werden soll. Somit können die Kontaktelemente einer der Gruppen jede zweite der Bipolarplatten kontaktieren, wobei zwischen jeder der kontaktierten Bipolarplatten eine der Leeraufnahmen angeordnet ist, die eine nicht von dieser Gruppe kontaktierte Bipolarplatte aufnimmt und von den Kontaktelemente derselben Gruppe elektrisch isoliert. Die andere der Gruppen kann ohne Weiteres die verbleibenden Bipolarplatten kontaktieren, wobei die Kontaktelemente der anderen der Gruppen wieder durch die Leeraufnahmen von den von dieser anderen Gruppe nicht kontaktierten Bipolarplatten elektrisch isoliert ist.
Die in einer der Ebenen angeordneten Leeraufnahmen weisen in der Höhenrichtung vorzugsweise einen Versatz zu den in der anderen der Ebenen angeordneten Leeraufnahmen auf, damit die Leeraufnahmen der einen der Gruppen andere Bipolarplatten aufnehmen können, als die Leeraufnahmen der anderen der Gruppen. Insbesondere können die Leeraufnahmen beider Ebenen abwechselnd in der Höhenrichtung gestapelte Bipolarplatten aufnehmen.
Vorzugsweise sind die Kontaktelemente und somit deren Kontaktkammern der einen der Gruppen nicht nur in der quer zur Steckrichtung weisenden Breitenrichtung, sondern auch in der quer zur Steckrichtung und zur Breitenrichtung weisenden Höhenrichtung des Steckverbinders versetzt zu den Kontaktelementen der anderen der Gruppen angeordnet.
Der Steckverbinder kann eine Rasteinrichtung zum Halten des Steckverbinders am Bipolarplattenstapel aufweisen, wobei die Rasteinrichtung vorzugsweise in der Breitenrichtung zwischen den Kontaktkammern und/oder den Leeraufnahmen angeordnet ist. Hierdurch wird vermieden, dass die Rasteinrichtung seitlich vom Steckerkörper vorsteht und ein Zusammenstecken des Steckverbinders mit dem Bipolarplattenstapel behindert. Ein derartig ausgebildeter Steckverbinder ist auch ohne die Leeraufnahmen vorteilhaft.
Um den Steckverbinder noch einfacher handhaben zu können und zu vermeiden, dass die Rasteinrichtung beim Zusammenstecken des Steckverbinders mit Elementen des Bipolarplattenstapels kollidiert, kann der Steckverbinder mit einem bevorzugt in der Breitenrichtung zwischen den Kontaktkammern und/oder den Leeraufnahmen angeordneten und sich in der Steckrichtung öffnenden Rücksprung aufweisen, in dem die Rasteinrichtung zumindest teilweise oder sogar vollständig angeordnet ist. Die Rasteinrichtung steht also weniger oder sogar überhaupt nicht vom Steckerkörper vor, sodass die Rasteinrichtung mit einer geringen Wahrscheinlichkeit oder gar nicht mit dem Bipolarplattenstapel kollidieren kann.
Die Rasteinrichtung kann zwei quer zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung hintereinander angeordnete Rastarme aufweisen, deren freie Enden in die Steckrichtung weisen, wobei die Rastarme auf ihren voneinander weg weisenden Seiten mit jeweils einem Rastelement versehen sind. Derartige Rastarme können beim Zusammenstecken des Steckverbinders und des Bipolarplattenstapels mit dem Bipolarplattenstapel ohne Weiteres interagieren. Ferner können die Rastarme in der Höhenrichtung eine größere Ausdehnung aufweisen als die Leer- oder die Kontaktaufnahmen, sodass die Rastarme, auch als Rastplatten bezeichnet, ein Verkippen des zumindest teilweise mit dem Bipolarplattenstapel zusammengesteckten Steckverbinders um die Steckrichtung und relativ zum Bipolarplattenstapel verhindern. Insbesondere kann die Höhe der Rastarme im Wesentlichen der Höhe des Rücksprungs und/oder der Höhe des Steckkörpers entsprechen. Die Rastarme können also nicht nur die Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Bipolarplattenstapel gegen ein ungewolltes Lösen sichern, sondern vielmehr sogar den Steckverbinder beim Zusammenstecken führen. Hierzu weisen die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise parallel zur Breitenrichtung eine Breite auf, die dem Abstand von voneinander weg weisenden Seiten der Rastarme vorzugsweise im Wesentlichen entspricht.
Ferner ist es beim erfindungsgemäßen Stecker vorteilhaft, dass beim Stecken zuerst die Kontaktkammern die jeweiligen Bipolarplatten aufnehmen und erst danach die Rastarme die Aufnahme der Bipolarplatten erreichen. So wird ein korrektes Stecken erleichtert bzw. verhindert, dass die Rastarme das Ausrichten des Steckers am Stapel erschweren. Folglich können die Kontaktkammern den Rastarmen in der Steckrichtung zumindest abschnittsweise voreilen.
Die Ausnehmungen können jeweils von einem ersten und einem zweiten Abschnitt der Bipolarplatte flankiert werden, wobei der erste und der zweite Abschnitt als Rastabschnitte mit jeweils einem Rastelement ausgebildet sind. Die Rastabschnitte der ersten und der zweiten Abschnitte sind vorzugsweise komplementär zu dem jeweiligen Rastelement des Steckverbinders ausgeformt. Beispielsweise sind die Rastelemente der Rasteinrichtung als sich voneinander weg erstreckende Rastvorsprünge ausgebildet. Die Rastabschnitte der ersten und der zweiten Abschnitte können somit als sich parallel zur Breitenrichtung voneinander weg erstreckende Rastmulden ausgeformt sein. Alternativ können die Rastabschnitte der ersten und der zweiten Abschnitte an von den Bipolarplatten ausgebildete und aufeinander zu ragende Haltevorsprünge angrenzen, wobei die Rastabschnitte der jeweiligen Bipolarplatte parallel zur Bipolarplatte einen größeren Abstand zueinander aufweisen als die Haltevorsprünge zueinander.
Die Rastelemente der Rasteinrichtung können an ihren entgegen der Steckrichtung weisenden Enden jeweils eine in die Steckrichtung geneigte Haltefläche aufweisen. Damit die Rastverbindung gelöst werden kann, wenn der Steckverbinder entgegen der Steckrichtung mit einer vorbestimmten Kraft vom Bipolarplattenstapel wegbewegt wird, weist die Haltefläche bevorzugt zur Steckrichtung einen Winkel auf, der kleiner als 90 Grad ist. Insbesondere kann der Winkel weniger als 45 Grad und zum Beispiel 30 Grad betragen.
Weisen die Rastabschnitte an ihren in die Steckrichtung weisenden Enden jeweils eine in die Steckrichtung geneigte Haltefläche auf, wobei die Haltefläche zur Steckrichtung beispielsweise einen Winkel von weniger als 90 Grad aufweist, so kann die Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Bipolarplattenstapel einfach gelöst werden, ohne dass die Rastelemente des Steckverbinders hierdurch zum Beispiel durch Abrieb stark verschleißen. Insbesondere kann der Winkel weniger als 45 Grad und zum Beispiel 30 Grad betragen. In einem verrasteten Zustand des Steckverbinders und des Bipolarplattenstapels können die Halteflächen parallel zueinander verlaufend aneinander anliegen.
Das freie Ende der Rastarme kann mit schräg zur Steckrichtung und zur Breitenrichtung verlaufenden Auslenkflächen versehen sein, die eine Kollision und ein folgendes Verhaken des Rastelementes mit dem Gegenrastelement verhindern, und ein Aufschieben des Rastelementes auf das Gegenrastelement dabei erleichtert.
Von den Ausnehmungen weg und entlang der Breitenrichtung können sich an die Rastabschnitte Kontaktabschnitte der Bipolarplatte zur elektrischen Kontaktierung durch den Steckverbinder anschließen. Um den Kontaktabschnitt auszubilden, braucht die Form der Bipolarplatte mit Bezug auf bekannte Bipolarplatten nicht weiter geändert zu sein, wenn das Kontaktelement beispielsweise als ein sogenannter Federkontakt ausgebildet ist. Ein Federkontakt weist zumindest eine und vorzugsweise zwei elastisch auslenkbare Verbindungslaschen oder -zungen auf, deren freie Enden in die Steckrichtung weisen und quer zur Steckrichtung voneinander weg auslenkbar sind. Das Kontaktelement kann also einfach auf den Kontaktabschnitt aufgeschoben werden und diesen in der Höhenrichtung einseitig kontaktieren oder zweiseitig umgreifen.
Vorzugsweise springen die Kontaktabschnitte zweier Bipolarplatten in der Breitenrichtung von einer zwischen den Bipolarplatten angeordneten Membran-Elektroden-Anordnung vor, sodass zwei in der Höhenrichtung aufeinander folgende Kontaktelemente einer der Gruppen von Kontaktelementen jeweils einen der vorspringenden Kontaktabschnitte kontaktieren können. Die Ausnehmungen und die Rasteinrichtung sind so ausgestaltet, dass sie gemeinsam eine Steckposition des Steckverbinders relativ zum Bipolarplattenstapel vorgeben, sodass die Kontaktelemente die Membran-Elektroden-Einheit mechanisch nicht kontaktieren und hierdurch beschädigen können.
Abhängig vom Betriebszustand einer Brennstoffzelle können die einzelnen Bipolarplatten des Bipolarplattenstapels unterschiedlich positioniert sein. Beispielsweise kann der Bipolarplattenstapel sich bei einer hohen Betriebstemperatur ausgedehnt haben, sodass im Vergleich zu einer niedrigeren Betriebstemperatur die Bipolarplatten anders angeordnet sind. Um den Steckverbinder unabhängig vom Betriebszustand der Brennstoffzelle auf die Bipolarplatten des Bipolarplattenstapels aufstecken zu können, kann eine in der Steckrichtung weisende Öffnung des Aufnahmeschlitzes der Leeraufnahme und/oder der Kontaktaufnahmen trichterförmig ausgebildet sein. Beispielsweise können an den Aufnahmeschlitz angrenzende Abschnitte der Seitenwand wenigstens eine Einfädelungsschräge und vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende und in der Steckrichtung voneinander weg erstreckende Einfädelungsschrägen ausbilden, sodass beim Zusammenstecken des Steckverbinders und des Bipolarplattenstapels die Bipolarplatten in die Leeraufnahme oder die Kontaktaufnahme vom Steckverbinder eingeführt werden.
Ein in die Steckrichtung weisendes offenes Ende des Aufnahmeschlitzes kann dem Kontaktelement in der Steckrichtung zumindest abschnittsweise voreilen, um den Stecker und die zu kontaktierende Bipolarplatte zueinander zu positionieren, bevor das Kontaktelement die Bipolarplatte kontaktiert. Hierdurch werden eine Kollision der Bipolarplatte mit dem Kontaktelement und eine mögliche Beschädigung des Kontaktelements durch diese Kollision und eine folgende Fehlsteckung verhindert.
Um eine sichere Trennung des Steckverbinders und der Bipolarplatten voneinander zu ermöglichen, ohne dass die Kontaktelemente dabei aus den Kontaktkammern rutschen, kann der Steckverbinder ein sich durch den Steckerkörper entlang der Höhenrichtung erstreckenden und zumindest eine der Kontaktkammern schneidenden Sicherungskanal zur Aufnahme einer Kontaktsicherung ausweisen. Weist das Kontaktelement einen Sicherungsvor- oder Sicherungsrücksprung auf, der sich vorzugsweise parallel zur Breitenrichtung erstreckt, so kann die in den Sicherungskanal eingesetzte Kontaktsicherung den Sicherungsvor- oder Sicherungsrücksprung hintergreifen oder in diesen eingreifen und somit ein Verschieben des Kontaktelementes in der Steckrichtung blockieren.
Der Sicherungskanal kann alle Kontaktkammern schneiden. Sollten die beiden Gruppen von Kontaktelementen und somit auch die die Kontaktelemente aufnehmenden Kontaktkammern in der Breitenrichtung jedoch so weit voneinander entfernt sein, dass eine Ausbildung eines derart breiten Sicherungskanals unvorteilhaft wäre, kann der Steckverbinder alternativ zwei Sicherungskanäle aufweisen, die jeweils unterschiedliche Gruppen von Kontaktkammern schneiden. Die beiden Sicherungskanäle können durch eine Aufnahmeöffnung im Steckerkörper miteinander verbunden sein. Die Aufnahmeöffnung kann als eine sich in oder entgegen der Höhenrichtung öffnende Vertiefung im Steckerkörper ausgebildet sein, sodass das Kontaktsicherungselement zumindest abschnittsweise auch in die Aufnahmeöffnung einsteckbar ist, wodurch sich die Abmessungen des Steckverbinders durch die Kontaktsicherung nicht oder nur geringfügig vergrößern.
Das Kontaktsicherungselement ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise komplementär zum Sicherungskanal ausgebildet und kann einen Stiftabschnitt und einen vom Stiftabschnitt quer vorspringenden Anschlagabschnitt aufweisen. Das Sicherungselement ist vorzugsweise einstückig handhabbar ausgebildet und beispielsweise als ein Spritzgussteil gefertigt. Der Anschlagabschnitt verhindert, dass das Kontaktsicherungselement zu tief in den jeweiligen Sicherungskanal eingesetzt wird und womöglich durch den Sicherungskanal hindurchgleitet. Außerdem bietet der Anschlagabschnitt die Möglichkeit, das Kontaktsicherungselement einfach zu handhaben.
Das Kontaktsicherungselement kann mit zwei Stiftabschnitten ausgebildet sein, sodass nicht zwei Kontaktsicherungselemente einzeln in die beiden Sicherungskanäle eingesetzt werden brauchen. Hierdurch verringert sich der Aufwand für die Sicherung der Position der Kontaktelemente. Die Stiftabschnitte können an einander gegenüberliegenden Enden eines Anschlagabschnittes angeordnet sein, wobei der Anschlagabschnitt zumindest teilweise komplementär zur die Sicherungskanäle miteinander verbindenden Aufnahmeöffnung ausgebildet und somit zumindest abschnittsweise in die Aufnahmeöffnung einsetzbar ausgestaltet sein kann. Die Stiftabschnitte sind vorzugsweise parallel zueinander verlaufend angeordnet und eine Lücke zwischen den Stiftabschnitten ist durch den Anschlagabschnitt überbrückt.
Die Ausnehmungen der aufeinander gestapelten Bipolarplatten sind vorzugsweise in einer quer zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung weisenden Breitenrichtung des Bipolarplattenstapels identisch ausgerichtet, sodass die Ausnehmungen in der Höhenrichtung miteinander fluchten.
Der Steckverbinder kann also zwei Gruppen von in der Höhenrichtung aufeinander folgenden Leeraufnahmen aufweisen, wobei die Rasteinrichtung zwischen den Gruppen angeordnet ist. Die Leeraufnahmen einer der Gruppen können in der Höhenrichtung miteinander fluchtend vorgesehen sein. Auch die Leeraufnahmen der anderen der Gruppen können in der Höhenrichtung miteinander fluchten.
Der Grund des Rücksprungs kann zwischen der Rasteinrichtung und einem im Steckerkörper angeordneten Hohlraum angeordnet sein, wobei sich der Hohlraum entgegen der Steckrichtung durch den Steckerkörper hindurch erstrecken kann. Hierdurch wird das Gewicht des Steckverbinders vermehrt.
Ferner kann der Grund in der Steckrichtung durch Öffnungen durchbrochen sein, die es ermöglichen, die Rastarme auch dann zu erreichen, wenn der Steckverbinder mit dem Bipolarplattenstapel zusammengesteckt ist. Weist der Steckverbinder den Hohlraum auf, können die Öffnungen entgegen der Steckrichtung in den Hohlraum münden. Auch wenn der Steckerkörper den Hohlraum nicht aufweist, können sich die Öffnungen entgegen der Steckrichtung vollständig durch den Steckerkörper erstrecken, um die Rastarme in der Steckrichtung erreichen zu können. Vorzugsweise ist die Rasteinrichtung in der Breitenrichtung zwischen den Öffnungen angeordnet.
An wenigstens einer der parallel zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung verlaufenden Seiten des Steckerkörpers kann ein Griffelement, beispielsweise eine Mulde oder ein Vorsprung, vorgesehen sein. Vorzugsweise ist an zwei aneinander gegenüber liegenden Seiten jeweils ein Griffelement vorgesehen.
Die Ausnehmung weist vorzugsweise eine zylindrische Form auf, an die jede der Bipolarplatten entlang der Breitenrichtung und entgegen der Steckrichtung angrenzt.
Der Steckverbinder ist mit einer der Anzahl der Kontaktelemente entsprechenden Anzahl an Bipolarplatten zusammensteckbar. Beispielsweise kann der Steckverbinder bis zu 10, 50, 100, 200, 300, 400 oder mehr Kontaktelemente aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckverbinders in einer perspektivischen Ansicht;
2 den Steckverbinder des Ausführungsbeispiels der 1 in einer Vorderansicht;
3 ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktelements des erfindungsgemäßen Steckverbinders; und
4, 5 eine erfindungsgemäße Steckverbindung mit dem Steckverbinder und einem Bipolarplattenstapel.
Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.
1 zeigt einen elektrischen Steckverbinder 1 mit einem Steckerkörper 2. Der Steckerkörper 2 ist mit einem in eine Steckrichtung S weisenden Steckgesicht 3 ausgebildet, in dem sich mehrere Kontaktkammern 4 in der Steckrichtung S öffnen. In jeder der Kontaktkammern 4 ist ein Kontaktelement 5 angeordnet, das ausgebildet ist, in der Steckrichtung S mit einer Bipolarplatten eines Bipolarplattenstapels einer Brennstoffzelle kontaktiert zu werden. Die Kontaktkammern 4 erstrecken sich entgegen der Steckrichtung S vorzugsweise vollständig durch den Steckerkörper 2 und öffnen sich entgegen der Steckrichtung S, um beispielsweise die Kontaktelemente 5 mit Anschlussleitungen verbinden zu können. In einer quer zur Steckrichtung S verlaufenden Höhenrichtung H des Steckverbinders 1 sind mehrere der Kontaktkammern 4 hintereinander angeordnet. Die Kontaktkammern 4 sind dabei in zwei Gruppen 6, 7 aufgeteilt, wobei in der ersten Gruppe 6 im Ausführungsbeispiel der 1 fünf Kontaktkammern 4 in der Höhenrichtung H hintereinander angeordnet sind. Die Kontaktkammern 4 der ersten Gruppe 6 fluchten in der Höhenrichtung H vorzugsweise miteinander, sodass auch die in den Kontaktkammern 4 angeordneten Kontaktelemente 5 der ersten Gruppe 6 alle in der Höhenrichtung H hintereinander angeordnet sind. Fünf weitere Kontaktkammern 4 der zweiten Gruppe 7 des Steckverbinders 1 des Ausführungsbeispiels der 1 sind ebenfalls in der Höhenrichtung H hintereinander ausgerichtet, wobei die Kontaktkammern 4 der ersten Gruppe 6 und die Kontaktkammern 4 der zweiten Gruppe 7 in einer quer zur Steckrichtung S und zur Höhenrichtung H weisenden Breitenrichtung B des Steckverbinders 1 beabstandet voneinander angeordnet sind.
Die Kontaktkammern 4 jeder der ersten und der zweiten Gruppe 6, 7 sind zur jeweils in der Höhenrichtung H folgenden Kontaktkammer 4 in einem Abstand 8 angeordnet. Die Kontaktkammern 4 der ersten Gruppe 6 sind dabei vorzugsweise zu den Kontaktkammern 4 der zweiten Gruppe 7 in der Höhenrichtung H versetzt ausgebildet. Ein Versatz 9 zwischen den Kontaktkammern 4 der ersten Gruppe 6 und der zweiten Gruppe 7 beträgt in der Höhenrichtung H vorzugsweise die Hälfte des Abstandes 8.
In der Höhenrichtung H zwischen den Kontaktkammern 4 jeder der Gruppen 5, 6 ist jeweils eine Leeraufnahme 10 angeordnet. Die Leeraufnahmen 10 weisen kein elektrisches Kontaktelement auf und fluchten vorzugsweise mit den Kontaktkammern 10 der jeweiligen Gruppe 6, 7. Der Abstand der Leeraufnahmen 10 jeweils einer der Gruppen 6, 7 entspricht vorzugsweise dem Abstand 8 der Kontaktkammern der jeweiligen Gruppe 6, 8 zueinander. Auch ein Versatz 9a der Leeraufnahmen 10 einer der Gruppen 6, 7 zu den Leeraufnahmen der anderen der Gruppen 6, 7 entspricht bevorzugt dem Versatz 9 der Kontaktkammern der Gruppen 6, 7.
In und entgegen der Breitenrichtung B erstrecken sich Trennböden 11, welche die Kontaktkammern 4 jeder der Gruppen 6, 7 in der Höhenrichtung H von den Leeraufnahmen 10 trennen. Die Trennböden 11 grenzen an Seitenwänden 12, 13 des Steckerkörpers 2 an. Die Seitenwände 12, 13 sind parallel zur Steckrichtung S und zur Höhenrichtung H ausgebildet. Parallel zur Steckrichtung S und zur Breitenrichtung B weist der Steckerkörper 2 eine Unterseite 14 und eine Oberseite 15 auf, welche die Seitenwände 12, 13 miteinander verbinden.
Die Trennböden 11 weisen, wie die Kontaktkammern 4 und/oder die Leeraufnahmen 10, in der Höhenrichtung H den Versatz 9 auf. Dabei sind die jeweils an einer der Seitenwände 12, 13 vorgesehenen Trennböden 11 mit dem Abstand 8 zueinander angeordnet und zu den Trennböden 11 an der jeweils anderen Seitenwand 12, 13 um den Versatz 9 versetzt.
Die Trennböden 11 können an ihren in die Steckrichtung S weisenden Enden entgegen der Steckrichtung S eine zunehmende Stärke beziehungsweise Dicke 16 aufweisen und hierdurch Einfädelschrägen 17 für eine Bipolarplatte ausbilden. Insbesondere zwei eine der Kontaktkammern 4 parallel zur Höhenrichtung H begrenzende Trennböden 11 können eine in der Steckrichtung S weisende Öffnung 18 der jeweiligen Kontaktkammer 4 trichterförmig ausbilden, sodass die Kontaktkammer 4 bei einem Aufstecken des Steckverbinders 1 in der Steckrichtung S auf die Bipolarplatte durch die Einfädelschrägen 17 geführt und positioniert werden kann. Jede der Kontaktkammern 4 kann mit einer trichterförmigen Öffnung 18 ausgebildet sein, sodass auch Bipolarplatten, die außerhalb einer Sollposition angeordnet sind, sicher mit dem Steckverbinder 1 kontaktierbar sind.
Auch die an eine der Leeraufnahmen 10 angrenzenden Seiten der Trennböden können als Einfädelschrägen 17a ausgebildet sein, sodass eine parallel zur Höhenrichtung H weisende lichte Weite W der Leeraufnahmen 10 entgegen der Steckrichtung abnimmt und die Leeraufnahmen 10 mit einer trichterförmigen Öffnung 18a ausgebildet sind.
Im Bereich jeder der Kontaktkammern 4 und/oder jeder der Leeraufnahmen 10 sind die Seitenwände 12, 13 vorzugsweise mit einem Aufnahmeschlitz 20 zur zumindest teilweisen Aufnahme der Bipolarplatte ausgebildet. Um die Bipolarplatte aufnehmen zu können, öffnet sich der Aufnahmeschlitz 20 in der Steckrichtung S. Parallel zur Breitenrichtung B erstreckt sich der Aufnahmeschlitz 20 vollständig durch die jeweilige Seitenwand 12, 13, sodass die in die Kontaktkammer 4 ragende Bipolarplatte sich parallel zur Breitenrichtung B aus der Kontaktkammer 4 heraus erstrecken kann. Somit kann die Bipolarplatte einfach mit dem Steckverbinder 1 kontaktiert werden, ohne dass die Bipolarplatte hierzu mit jeweils in eine der Kontaktkammern 4 einsetzbare Kontaktstreifen versehen werden muss. Auch der Aufnahmeschlitz 20 ist mit einer sich in der Steckrichtung S öffnenden Öffnung 18‘ versehen, die trichterförmig ausgestaltet sein kann. Die Öffnungen 18, 18‘ beziehungsweise 18a, 18‘ sind vorzugsweise identisch ausgebildet, sodass sie die Bipolarplatte relativ zum Kontaktelement 5 oder zur Leeraufnahme 10 positionieren können, wenn der Steckverbinder 1 auf die Bipolarplatte aufgesteckt wird.
Das Kontaktelement 5 kann entgegen der Steckrichtung S hinter zumindest einer der Öffnungen 18, 18‘ angeordnet sein, sodass die Bipolarplatte bei einem Steckvorgang zunächst eine der Öffnungen 18, 18‘ erreicht und dort vorpositioniert wird, bevor die Bipolarplatte das Kontaktelement 5 kontaktiert. Vorzugsweise enden alle Öffnungen 18, 18‘, 18a im Steckergesicht 3 an einer gemeinsamen und senkrecht zur Steckrichtung S verlaufenden Ebene, sodass alle Öffnungen 18, 18‘, 18a an der Vorpositionierung des Steckverbinders 1 zu den Bipolarplatten beteiligt sein können. Hierdurch werden Fehlsteckungen und Schädigungen des Kontaktelementes 5 verhindert.
Die entgegen der Steckrichtung S weisenden Enden 21 der Aufnahmeschlitze 20 begrenzen eine Einstecktiefe der Bipolarplatte in die Kontaktkammer 4 beziehungsweise in die Leeraufnahme 10. Jede der Kontaktkammern 4 und/oder jede der Leeraufnahmen 10 kann an einen der Aufnahmeschlitze 20 angrenzen, sodass jede der Kontaktkammern 4 und/oder jede der Leeraufnahmen 10 auf jeweils eine Bipolarplatte aufgesteckt werden kann.
Um zu verhindern, dass sich eine Steckverbindung aus dem Steckverbinder 1 und der Bipolarplatte löst, weist der Steckverbinder 1 vorzugsweise zumindest eine Rasteinrichtung 22 auf, welche die Steckverbindung gegen ein ungewolltes Lösen sichert. Die wenigstens eine Rasteinrichtung 22 ist zwischen den Kontaktkammern 4 und/oder den Leeraufnahmen 10 der Gruppen 6, 7 beispielsweise zumindest teilweise oder sogar vollständig in einem im Steckergesicht 3 und sich in der Steckrichtung S öffnenden Rücksprung 22a des Steckerkörpers 2 angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel der 1 weist die Rasteinrichtung 22 zwei Rastarme 23 auf, deren entgegen der Steckrichtung S weisende Enden als feste Enden 24 an deren einem Grund 22b des Rücksprungs 22a befestigt sind. In die Steckrichtung S weisende und den festen Enden 24 gegenüberliegende Enden der Rastarme 23 sind als freie Enden 25 ausgebildet, die zumindest in oder entgegen der Breitenrichtung B elastisch auslenkbar sind.
Die freien Enden 25 weisen zumindest eine schräg zur Steckrichtung S und parallel zur Höhenrichtung H verlaufende Einfädelflächen 26 auf, die ein Verklemmen der Rasteinrichtung 22 mit der zu kontaktierenden Bipolarplatte verhindert. Insbesondere können die freien Enden jeweils eine Einfädelfläche 26, 27 aufweisen, wobei die Einfädelflächen 26, 27 voneinander weg weisend und in der Steckrichtung S aufeinander zu verlaufend angeordnet sind. Ferner können die Einfädelflächen 26, 27 bei einem Steckvorgang den Rastarm 23 aus der dargestellten Ruheposition in Richtung aufeinander zu auslenken.
Die Rasteinrichtung 22 weist je Rastarm 23 ein Rastelement 29 auf, das ausgebildet ist, mit einem Gegenrastelement der Bipolarplatte eine Rastverbindung einzugehen. Beispielsweise kann das Rastelement 29 eines der Rastarme 23 parallel zur Breitenrichtung B vom anderen der Rastarme 23 in Richtung weg zum Steckerkörper 2 vorspringen, also ein Rastvorsprung sein. Insbesondere können beide Rastelemente 29 voneinander weg vom jeweiligen Rastarm 23 vorspringen.
Die Rastarme 23 sind in der Höhenrichtung H vorzugsweise durchgängig ausgebildet, wodurch sie zur Höhenrichtung eine gute mechanische Stabilität aufweisen. Die Rastarme 23 sind zum Beispiel als sich hauptsächlich in der Steckrichtung S und der Höhenrichtung H erstreckende Rastplatten ausgebildet, die sich parallel zur Höhenrichtung H entlang mehrerer Kontaktkammern 4 und/oder Leeraufnahmen 10 erstrecken können.
Entgegen der Steckrichtung S können die Rastelemente 29 jeweils eine Halteschräge 30 aufweisen, die in die Steckrichtung S verkippt ist. Die Halteschrägen weisen zur Steckrichtung S vorzugsweise einen spitzen Winkel auf, der ermöglicht, den mit dem Bipolarplattenstapel verrasteten Steckverbinder 1 durch Ziehen des Steckverbinders 1 entgegen der Steckrichtung S zu lösen
2 zeigt den Steckverbinder 1 des Ausführungsbeispiels der 1 in einer Vorderansicht entgegen der Steckrichtung F.
Der Grund 22b des Rücksprungs 22a weist Öffnungen 31a, 31b auf, die sich in der Steckrichtung S vollständig durch den Steckerkörper 2 erstrecken können. In der Breitenrichtung B zwischen den Öffnungen 31a, 31b ist vorzugsweise die Rasteinrichtung 22 angeordnet. Sollte sich eine Rastverbindung zwischen der Rasteinrichtung 22 und einem Bipolarplattenstapel nicht durch schlichtes Abziehen des Steckverbinders 1 vom Bipolarplattenstapel lösen lassen, so kann die Rastverbindung zwischen der Rasteinrichtung 22 und dem Bipolarplattenstapel durch die Öffnungen 31a, 31b gelöst werden. Beispielsweise können Werkzeuge durch die Öffnungen 31a, 31b geführt werden, um die Rastarme 23 aufeinander zu auszulenken, um somit die Rastverbindung der Rastelemente 29 und den Bipolarplatten des Bipolarplattenstapels zu lösen.
In der Höhenrichtung H können die Öffnungen 31a, 31b eine der Höhe der Rastarme 23 und insbesondere der Rastelemente 29 entsprechende Höhe aufweisen, sodass die Rastarme 23 und beispielsweise deren Rastelemente 24 großflächig mithilfe von Werkzeugen aufeinander zu bewegt werden können.
3 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kontaktelementes 5 des erfindungsgemäßen Steckverbinders 1 in einer Perspektivansicht, wobei das Kontaktelement 5 bisher nur teilweise in Ausführungsbeispiel der 1 gezeigt ist.
Das Kontaktelement 5 ist als ein Federkontakt mit wenigstens einer und wie im Ausführungsbeispiel der 4 gezeigt insbesondere zwei federelastischen Kontaktlaschen beziehungsweise -zungen 38, 39 ausgestaltet. Freie Enden 40, 41 der Kontaktlaschen 38, 39 formen eine sich in der Steckrichtung S weitende Kontaktöffnung 41 aus, um die zu kontaktierende Bipolarplatte einfangen zu können und an einem Vorbeigleiten am Kontaktelement zu hindern.
Im Bereich eines Grundes 43 der trichterförmigen Kontaktöffnung 42 liegen die Kontaktlaschen 38, 39 vorzugsweise federelastisch gegeneinander gedrückt aneinander an.
Das Kontaktelement 5 ist mit einem ersten Sicherungselement 44 ausgebildet, das beispielsweise als eine Sicherungslasche ausgeformt ist und sich entgegen der Steckrichtung S erstreckt und dabei verkippt zur Steckrichtung S verläuft. Ein festes Ende 45 des Sicherungselementes 44 ist an einer die Kontaktlaschen 38, 39 aneinander befestigenden Kontaktlaschenbrücke 46 fixiert. Ein vom festen Ende 45 weg weisendes freies Ende 47 des ersten Sicherungselementes 44 weist entgegen der Steckrichtung S und springt entgegen der Breitenrichtung B von einem in der Steckrichtung S vor der Kontaktöffnung 42 angeordneten Kontaktierungsabschnitt 48 zur Kontaktierung des Kontaktelementes 5 mit einem Leiter vor. Der Kontaktierungsabschnitt 48 bildet beispielsweise ein entgegen der Steckrichtung S weisendes Ende des Kontaktelementes 5 und kann als ein Krimpabschnitt zum Ausbilden einer Krimpverbindung mit einem elektrischen Leiter ausgestaltet sein.
Das erste Sicherungselement 44 sichert das Kontaktelement 5 gegen ein Herausziehen aus der Kontaktkammer 4 entgegen der Steckrichtung S, beispielsweise wenn der Steckverbinder 1 an einem mit dem Kontaktelement 5 verbundenen Leiter von der Bipolarplatte abgezogen wird. Um zu verhindern, dass das Kontaktelement 5 beim Trennen des Steckverbinders 1 von der Bipolarplatte aus dem Steckerkörper 2 in der Steckrichtung S herausgezogen wird, ist das Kontaktelement 5 mit einem zweiten Sicherungselement 49 ausgebildet, das mit einem im Sicherungskanal 37 angeordneten Kontaktsicherungselement interagiert. Beispielsweise kann das zweite Sicherungselement 49 als ein in der Breitenrichtung B vorspringender Sicherungsvorsprung ausgebildet sein, der in einen Sicherungsrücksprung des Kontaktsicherungselementes eingreift. Im Ausführungsbeispiel der 4 ist das zweite Sicherungselement 49 jedoch als ein Sicherungsrücksprung ausgeformt, in den das im Sicherungskanal 37 angeordnete Kontaktsicherungselement eingreift. Insbesondere weist das zweite Sicherungselement 49 eine wenigstens teilweise in die Steckrichtung S weisende Sicherungsfläche 50 auf, die in einem zusammengesetzten Zustand des Steckverbinders 1 in der Steckrichtung S direkt vor dem Kontaktsicherungselement angeordnet ist. Das Kontaktelement 5 weist ein weiteres Sicherungselement 51 auf, wobei die Sicherungselemente 49, 51 vorzugsweise identisch ausgebildet sind und in der Höhenrichtung H miteinander fluchten, sodass das Kontaktsicherungselement entgegen der Höhenrichtung H in die beiden Sicherungselemente 49, 51 eingreifen kann, sich der Sicherungskanal 37 also im zusammengesetzten Zustand des Steckverbinders 1 durch die Sicherungselemente 49, 51 erstreckt.
4 zeigt eine Steckverbindung 32 mit dem Steckverbinder 1 und einem Bipolarplattenstapel 33. Der Bipolarplattenstapel weist mehrere Bipolarplatten 34 auf, wobei zwischen jeweils zwei in der Höhenrichtung H aufeinander folgenden Bipolarplatten 34 eine Membran-Elektroden-Anordnung 35 vorgesehen ist. In der Breitenrichtung B ragen die Bipolarplatten 34 durch die Aufnahmeschlitze 20 in den Steckerkörper 2 des Steckverbinders 1.
Insbesondere zeigt 4 die Seitenwand 13 des Steckverbinders 1. Beispielsweise ist die in der Höhenrichtung H oberste Bipolarplatte 34 durch das in der Höhenrichtung H oberste Kontaktelement 5 der zweiten Gruppe 7 kontaktiert, wobei das in der Höhenrichtung H oberste Kontaktelement 5 alle anderen Kontaktelemente 5 des Steckverbinders 1 in der Höhenrichtung H überragen kann. Die entgegen der Höhenrichtung H auf die das oberste Kontaktelement 5 kontaktierende Bipolarplatte 34 folgende Bipolarplatte 34 ragt durch einen weiteren der Aufnahmeschlitze 20 in eine der Leeraufnahmen 10 und ist somit nicht durch eines der Kontaktelemente 5 der an die Seitenwand 13 angrenzenden Gruppe 7 kontaktiert. Die entgegen der Höhenrichtung H auf die beiden genannten Bipolarplatten 34 folgenden Bipolarplatten 34 ragen abwechselnd in eine der Kontaktkammern 4 oder in eine der Leeraufnahmen 10 der an die Seitenwand 13 angrenzenden Gruppe 7.
Bipolarplatten 34, die nicht durch eines der Kontaktelemente 5 der an die Seitenwand 13 angrenzenden Gruppe 7 kontaktiert sind, kontaktieren die Kontaktelemente 5 der an die gegenüberliegende Seitenwand 12 angrenzenden ersten Gruppe 6. Bipolarplatten 34, die in Kontaktkammern 4 der an die Seitenwand 12 angrenzenden zweiten Gruppe 7 ragen, ragen in Leeraufnahmen 10 der ersten Gruppe 6, welche an die der Seitenwand 13 gegenüberliegenden Seitenwand 12 angrenzt.
Die Membran-Elektroden-Anordnungen 35 ragen nicht in den Steckerkörper 2 hinein, sondern enden vorzugsweise beabstandet vom Steckerkörper 2.
5 zeigt die Steckverbindung 32 des Ausführungsbeispiels der 4 schematisch in einer Aufsicht entgegen der Höhenrichtung H.
Der Bipolarplattenstapel 33 weist Ausnehmungen 36 auf, die sich durch alle Bipolarplatten 34 des Bipolarplattenstapels 33 in der Steckrichtung S und der Höhenrichtung H erstrecken. Die Ausnehmung 36 fluchten vorzugsweise miteinander und können eine durchgängige und einen zylindrischen Querschnitt mit einer sich in der Breitenrichtung B und der Steckrichtung S erstreckenden Grundfläche aufweisende Öffnung ausbilden, wobei sich die zylindrische Öffnung entlang der Höhenrichtung H durch den Bipolarplattenstapel 33 und insbesondere durch alle Bipolarplatten 34 erstreckt.
Entlang der Breitenrichtung B weist die Ausnehmung 36 zumindest in einem in der Steckrichtung S hinteren Bereich eine lichte Weite W auf. In der Steckrichtung S vor dem hinteren Bereich ist die Ausnehmung 36 verjüngt und weist eine lichte Weite Wa auf, die kleiner ist, als die lichte Weite W. Die lichte Weite der Ausnehmung 36 kann sich entgegen der Steckrichtung S ab der verjüngten Stelle wieder vergrößern, sodass die Ausnehmung 36 eine sich entgegen der Steckrichtung S öffnende trichterförmige Aufnahme 37 bildet. In der Steckrichtung S vor dem verjüngten Bereich der Ausnehmung 36 können Einfädelflächen 26a, 27a der Bipolarplatten 34 angeordnet sein, welche die trichterförmige Aufnahme 37 ausformen. Die trichterförmige Aufnahme 37 ermöglicht ein einfaches Einführen der Rastarme 36, die bei einer Bewegung in der Steckrichtung S und auf den verjüngten Abschnitt zu an Randbereichen der Ausnehmung 36 zur Anlage kommen. Wird der Steckverbinder 1 in der Steckrichtung S weiter auf den Bipolarplattenstapel 33 aufgeschoben, so werden zumindest die freien Enden 25 der Rastarme 23 durch die trichterförmige Aufnahme 37 aufeinander zu ausgelenkt. In der Steckrichtung S hinter dem verjüngten Abschnitt ermöglicht die lichte Weite W, dass sich die Rastarme 23 insbesondere aufgrund elastischer und durch die Rastarme 23 selbst aufgebrachter Rückstellkräfte wieder voneinander entfernen können. Die Halteschrägen 30 der Rastarme 23 können gegen an die Ausnehmung 36 angrenzende Halteschrägen 30a gepresst sein oder zumindest an diesen anliegen, um den Steckverbinder 1 an einem ungewollten Herabfallen vom Bipolarplattenstapel 33 zu hindern. Die Halteschrägen 30a werden von den Bipolarplatten ausgebildet und sind in der Steckrichtung S vorzugsweise hinter dem verjüngten Bereich angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbinder
2: Steckerkörper
3: Steckgesicht
4: Kontaktkammer
5: Kontaktelement
6: erste Gruppe
7: zweite Gruppe
8: Abstand
9: Versatz
10: Leeraufnahme
11: Trennböden
12, 13: Seitenwand
14: Unterseite
15: Oberseite
16: Dicke der Trennböden
17, 17a: Einfädelschrägen
18, 18‘, 18a: Öffnungen der Kontaktkammer
20: Aufnahmeschlitz
21: geschlossenes Ende des Aufnahmeschlitzes
22: Rasteinrichtung
22a: Rücksprung
22b: Grund des Rücksprungs
23: Rastarm
24: festes Ende des Rastarms
25: freies Ende des Rastarms
26, 27: Einfädelflächen des freien Endes des Rastarms
26a, 27a: Einfädelflächen der Bipolarplatten
29: Rastelement
30, 30a: Halteschräge
31a, 31b: Öffnungen
32: Steckverbindung
33: Bipolarplattenstapel
34: Bipolarplatten
35: Membran-Elektroden-Anordnung
36: Ausnehmung
37: trichterförmige Aufnahme der Ausnehmung
38, 39: Kontaktlaschen des Kontaktelementes
40, 41: freie Enden der Kontaktlaschen des Kontaktelementes
42: Kontaktöffnung des Kontaktelementes
43: Grund der Kontaktöffnung des Kontaktelementes
44: Sicherungselement des Kontaktelementes
45: festes Ende des Sicherungselementes des Kontaktelementes
46: Kontaktlaschenbrücke des Kontaktelementes
47: freies Ende des Sicherungselementes des Kontaktelementes
48: Kontaktierungsabschnitt
49: zweites Sicherungselement des Kontaktelementes
50: Sicherungsfläche des zweiten Sicherungselements
51: zweites Sicherungselement des Kontaktelementes
B: Breitenrichtung des Steckverbinders
H: Höhenrichtung des Steckverbinders
L: Länge der Rastarme
S: Steckrichtung des Steckverbinders
T: Tiefe der Ausnehmung
W, Wa: lichte Weite der Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013206129 A1 [0002]

Claims

Elektrischer Steckverbinder (1) zur Kontaktierung eines Bipolarplattenstapels (52) für eine Brennstoffzelle, mit einem Steckerkörper (2), in dem mehrere sich in einer Steckrichtung (S) öffnende Kontaktkammern (4) vorgesehen sind, wobei in den Kontaktkammern (4) jeweils ein in der Steckrichtung (S) auf eine Bipolarplatte (34) des Bipolarplattenstapels (32) aufsteckbares Kontaktelement (5) angeordnet ist, und wobei die Kontaktkammern (4) in einer quer zur Steckrichtung (S) verlaufenden Höhenrichtung (H) des Steckverbinders (1) zueinander beabstandet angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kontaktkammern (4) eine Leeraufnahme (10) für eine Bipolarplatte (34) vorgesehen ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leeraufnahme (10) an eine Seitenwand (12, 13) des Steckerkörpers (2) angrenzt, wobei die Seitenwand (12, 13) in einer quer zur Steckrichtung (S) und zur Höhenrichtung (H) verlaufenden Breitenrichtung (B) durch einen sich in der Steckrichtung (S) öffnenden Aufnahmeschlitz (20) durchbrochen ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) wenigstens vier Kontaktkammern (4) aufweist, wobei eine erste Gruppe (6) der Kontaktkammern (4) in der Höhenrichtung (H) entlang einer ersten gemeinsamen Ebene und eine zweite Gruppe (7) der Kontaktkammern (4) in der Höhenrichtung (H) entlang einer zweiten gemeinsamen Ebene hintereinander angeordnet sind, wobei zwischen den Kontaktkammern (4) jeder der Gruppen (6, 7) in der Höhenrichtung (H) die Leeraufnahme (10) vorgesehen ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer der Ebenen angeordneten Leeraufnahmen (10) in der Höhenrichtung (H) einen Versatz (9) zu den in der anderen der Ebenen angeordneten Leeraufnahmen (10) aufweisen.
Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Rasteinrichtung (22) zum Halten des Steckverbinders (1) am Bipolarplattenstapel (52), die zwischen den Leeraufnahmen (10) angeordnet ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) einen mit einem zwischen den Leeraufnahmen (10) angeordneten und sich in der Steckrichtung (S) öffnenden Rücksprung (22a) aufweist, in dem die Rasteinrichtung (22) zumindest teilweise angeordnet ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (22) zwei quer zur Steckrichtung (S) und zur Höhenrichtung (H) hintereinander angeordnete Rastarme (23) aufweist, deren freie Enden (25) in die Steckrichtung (S) weisen, wobei die Rastarme (23) auf ihrem voneinander weg weisenden Seiten mit jeweils einem Rastelement (29) versehen sind.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (29) an ihren entgegen der Steckrichtung (S) weisenden Enden jeweils eine in die Steckrichtung (S) geneigte Halteschräge (30) aufweisen.
Bipolarplattenstapel (33) für eine Brennstoffzelle, mit wenigstens zwei in einer Höhenrichtung (H) aufeinander gestapelten und jeweils eine Ausnehmung (36) zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme eines Steckverbinders (1) aufweisenden Bipolarplatten (34), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (36) in der Höhenrichtung (H) miteinander fluchten.
Bipolarplattenstapel (33) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (36) jeweils von einem ersten und einem zweiten Abschnitt der Bipolarplatte (34) flankiert werden, wobei der erste Abschnitt als ein Rastabschnitt mit einem Rastelement und der zweite Abschnitt als ein Kontaktabschnitt zur Kontaktierung eines Kontaktelementes (5) eines Steckverbinders (1) ausgebildet sind.