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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Verbinden eines Kabels mit einem elektrischen Anschluss sowie ein Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Anschlusses mit einem Verbindungselement.
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Elektrische Verbindungen sind von großer Wichtigkeit für Funktion und Effizienz elektrischer Schaltungen. Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich werden elektrische Verbindungen häufig einer Umgebung ausgesetzt, in der Flüssigkeiten zu einem Kurzschluss führen und eine jeweilige elektrische Schaltung nachhaltig schädigen können.
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Weiterhin sind elektrische Kontakte kritisch im Bezug auf eine Betriebssicherheit jeweiliger Vorrichtungen und sollten vor ungewollten Berührungen durch einen Nutzer geschützt werden. Entsprechend werden elektrische Verbindungselemente benötigt, die elektrische Anschlüsse vor einer jeweiligen Umgebung, insbesondere vor unerwünschten Berührungen eines Nutzers sowie ggf. auftretendem Spritzwasser schützen.
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In der deutschen Druckschrift
DE 1991 7597 A1 wird ein Installationssystem für Elektrokomponenten einer Niederspannungsverteileranlage vorgestellt, bei der ein Steckstift mit einer nutförmigen Aussparung zum Eingreifen in ein federndes Rastelement vorgesehen ist.
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Die deutsche Druckschrift
DE 10 013653 A1 offenbart ein elektrisches Verbindungselement mit einem federbelasteten Steckverbinder für ein Fahrzeugbordnetz.
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Ein Steckverbinder mit einer Buchse mit Federn zum Einschieben eines Steckkontakts ist in der deutschen Druckschrift
DE 10 324903 B3 offenbart.
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Vor diesem Hintergrund wird ein Verbindungselement zum Verbinden eines elektrischen Anschlusses mit einem an dem Verbindungselement angeschlossenen Kabel vorgestellt, wobei das Verbindungselement einen Mechanismus umfasst, der dazu konfiguriert ist, das Verbindungselement in einer vorgegebenen Position an dem elektrischen Anschluss zu sichern, und wobei das Verbindungselement an einem nach einem realisierten Verbinden des elektrischen Anschlusses mit dem Kabel entstehenden Kontaktbereich zwischen dem Verbindungselement und dem elektrischen Anschluss mindestens eine Schicht aus Dichtungsmaterial umfasst, die dazu konfiguriert ist, einen Bereich des Verbindungselements an dem elektrischen Anschluss flüssigkeitsdicht abzudichten.
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Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen.
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Die vorgestellte Erfindung betrifft insbesondere ein Verbindungselement mit einem selbstarretierenden, d. h. selbstsichernden, Mechanismus, wobei der Mechanismus dazu ausgestaltet ist, das Verbindungselement derart an einem elektrischen Anschluss auszurichten, dass eine optimale elektrische Verbindung bereitgestellt wird, die gegenüber Einflüssen einer Umgebung, insbesondere gegenüber einem Einwirken von Flüssigkeit, geschützt ist. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verbindungselement mindestens eine Schicht aus Dichtungsmaterial umfasst.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Schicht aus Dichtungsmaterial ist insbesondere derart an dem erfindungsgemäßen Verbindungselement angeordnet, dass diese durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Mechanismus in eine vorgegebene Position an einem elektrischen Anschluss zu bringen ist, wenn das Verbindungselement an dem elektrischen Anschluss angeordnet wird und die Position bzw. einen die Position umgebenden Bereich gegenüber einem Eintritt von Flüssigkeit schützt. Dabei ist vorgesehen, dass das Verbindungselement mittels des Mechanismus gegen ein Bewegen gesichert wird, so dass die Schicht aus Dichtungsmaterial auch dann in der vorgegebenen Position verbleibt, wenn äußere Kräfte, wie bspw. Beschleunigungs- oder Druckkräfte auf das Verbindungselement einwirken.
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Das erfindungsgemäße Verbindungselement eignet sich insbesondere zum Verbinden von elektrischen Geräten, wie bspw. einem Stromabnehmer, und einer Stromquelle, insbesondere in einem Fahrzeug. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene flüssigkeitsdichte Schicht aus Dichtungsmaterial eignet sich das Verbindungselement besonders für Einsätze im Außenbereich, bei denen elektrische Leitungen bzw. Schaltungen gegenüber Umwelteinflüssen, wie bspw. Spritzwasser oder mechanischen Einflüssen und dadurch bedingte Korrosion oder Verformung zu schützen sind.
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Es ist denkbar, dass das erfindungsgemäße Verbindungselement zum Schutz von elektrischen Anschlüssen bzw. elektrischen Verbindungen von bspw. einer Batterie, insbesondere einer 12 Volt Batterie, einer Leistungselektronik oder einem DC-DC Wandler an bzw. in bspw. einem Fahrzeug verwendet wird.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verbindungselements kann ein jeweiliger elektrischer Anschluss bzw. eine jeweilige elektrische Verbindung sowohl vor Flüssigkeiten aus bspw. einer Umgebung als auch vor einer ungewollten Berührung durch einen Nutzer bzw. der Nutzer vor einem ungewollten Kontakt mit dem elektrischen Anschluss bzw. der elektrischen Verbindung geschützt werden.
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Unter einer Ausnehmung ist im Kontext der vorgestellten Erfindung eine Aufnahme für einen Teil des erfindungsgemäßen Verbindungselements zu verstehen. Eine Ausnehmung kann insbesondere durch einen Materialüberstand an einem elektrischen Anschluss, bspw. in Form einer Nut, insbesondere einer Ringnut mit einem Ringkragen, gebildet sein.
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Unter einem Mechanismus ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Gebilde zu verstehen, das dazu konfiguriert ist, eine Kraft zum Einwirken auf einen jeweiligen elektrischen Anschluss bereitzustellen, wenn das erfindungsgemäße Verbindungselement an dem elektrischen Anschluss angeordnet wird. Ein Mechanismus kann insbesondere ein Federelement oder ein verformbares Element, wie bspw. ein Materialüberstand mit einer vorgegebenen Federkonstante sein.
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Unter einer Schicht aus Dichtmaterial ist im Kontext der vorgestellten Erfindung jede technisch denkbare Anordnung von flüssigkeitsdichtem Material, insbesondere eine flexible Masse aus bspw. Gummi oder einem Kunststoff, zu verstehen.
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In einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verbindungselements ist vorgesehen, dass der Mechanismus dazu konfiguriert ist, das Verbindungselement an dem elektrischen Anschluss selbsttätig auszurichten.
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Durch Verwendung eines selbsttätigen Mechanismus, d. h. eines Mechanismus, der das erfindungsgemäße Verbindungselement ohne Fremdeinwirkung ausrichtet, wenn das Verbindungselement an einem elektrischen Anschluss angeordnet wird, ist es möglich, das Verbindungselement automatisch in eine vorgegebene Richtung auszurichten und, dadurch bedingt, bspw. einen Anschluss in einer Aufnahme gegenüber Einflüssen aus einer jeweiligen Umgebung zu sichern.
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Insbesondere eignet sich ein selbsttätiger Mechanismus zum Schützen des Verbindungselements vor einem Verschieben aufgrund einer von außen vermittelten Bewegung des Verbindungselements durch bspw. während einer Fahrt auftretende Beschleunigungskräfte. Dazu wird zu jeweiligen auftretenden Kräften durch den selbsttätigen Mechanismus eine Gegenkraft erzeugt, wodurch das Verbindungselement in seiner Position gehalten bzw. wieder zurück in seine Position gedrückt bzw. gezogen wird. Um eine entsprechende Gegenkraft zu erzeugen, kann der selbsttätige Mechanismus ein elastisches Element umfassen, das auf einen jeweiligen elektrischen Anschluss einwirkt.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verbindungselements ist vorgesehen, dass der Mechanismus mindestens ein Federelement umfasst, das dazu konfiguriert ist, das Verbindungselement an dem elektrischen Anschluss lösbar zu verklemmen.
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Ein Federelement, wie bspw. eine mechanische Feder oder ein aktiv zu regelnder Aktuator, kann auf das erfindungsgemäße Verbindungselement und/oder einen jeweiligen elektrischen Anschluss einwirken und das Verbindungselement an eine vorgegebene Position an einem jeweiligen elektrischen Anschluss drücken bzw. ziehen. Dazu ist vorgesehen, dass das Federelement bei einem Verbinden des elektrischen Anschlusses mit dem Kabel sowohl mit dem Verbindungselement als auch mit dem elektrischen Anschluss in Wirkkontakt steht und den elektrischen Anschluss und/oder das Verbindungselement verschiebt, so dass sich das Verbindungselement und der elektrische Anschluss relativ zueinander bewegen.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verbindungselements ist vorgesehen, dass das Federelement derart an dem Verbindungselement angeordnet ist, dass das Federelement beim Verbinden des elektrischen Anschlusses mit dem Kabel den elektrischen Anschluss zumindest teilweise umschließt, so dass eine auf das Verbindungselement einwirkende Kraft aus einer jeweiligen Umgebung zum Verschieben des Verbindungselements gegenüber dem elektrischen Anschluss sowohl Druckkräfte als auch Zugkräfte des Federelements zu überwinden hat.
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Durch ein einen jeweiligen elektrischen Anschluss zumindest teilweise umgebendes Federelement, d. h. ein Federelement, das den elektrischen Anschluss bspw. umschließt, kann eine durch bspw. einen Nutzer auf das erfindungsgemäße Verbindungselement einwirkende Kraft sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung verteilt werden, wodurch die von dem Nutzer aufgewandte Kraft effizient verteilt und das Verbindungselement in seiner aktuellen Position gesichert werden kann.
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Weiterhin kann ein teilweises Umschließen eines jeweiligen elektrischen Anschlusses durch das Federelement eine besonders exakte Ausrichtung des Verbindungselements an dem elektrischen Anschluss bewirken, da bspw. durch mehrere Zug- bzw. Druckpunkte das Verbindungselement über mehrere Teilschritte, die bspw. zeitlich aufeinander folgen, in eine vorgegebene Position bewegt werden kann.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verbindungselements ist vorgesehen, dass das Verbindungselement eine Berührungsschutzhülle umfasst, die dazu konfiguriert ist, zumindest teilweise in eine an dem elektrischen Anschluss vorzusehende Ausnehmung formschlüssig einzugreifen.
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Durch Verwendung einer Berührungsschutzhülle aus bspw. Kunststoff oder jedem weiteren, insbesondere elektrisch isolierenden, Material können elektrische Elemente des erfindungsgemäßen Verbindungselements vor Einwirkungen einer jeweiligen Umgebung geschützt werden. Um die Berührungsschutzhülle derart an einem jeweiligen elektrischen Anschluss anzuordnen, dass eine insbesondere flüssigkeitsdichte Verbindung entsteht, ist vorgesehen, dass die Berührungsschutzhülle derart geformt ist, dass die Berührungsschutzhülle formschlüssig in den elektrischen Anschluss eingreifen kann. Dazu kann die Berührungsschutzhülle bspw. in Form einer Feder ausgestaltet sein, die in eine Nut des elektrischen Anschlusses eingreifen kann, wenn das Verbindungselement an dem elektrischen Anschluss angeordnet wird. Selbstverständlich ist auch jede weitere technisch geeignete Form von Verbindungen bzw. Eingriffen denkbar.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verbindungselements ist vorgesehen, dass der Mechanismus dazu konfiguriert ist, die Berührungsschutzhülle derart an dem elektrischen Anschluss auszurichten, dass die Berührungsschutzhülle formschlüssig in die mindestens eine Ausnehmung eingreift.
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Um die Berührungsschutzhülle derart an einem jeweiligen elektrischen Anschluss auszurichten, dass eine formschlüssige und insbesondere flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der Berührungsschutzhülle bzw. dem erfindungsgemäßen Verbindungselement und dem elektrischen Anschluss entsteht, ist vorgesehen, dass der erfindungsgemäß vorgesehene Mechanismus über bspw. eine Federkraft auf die Berührungsschutzhülle einwirkt und die Berührungsschutzhülle in eine Aufnahme des elektrischen Anschlusses drückt und/oder zieht.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verbindungselements ist vorgesehen, dass der Mechanismus derart an der Berührungsschutzhülle angeordnet ist, dass mittels des Mechanismus eine Druck- und/oder Zugkraft auf die Berührungsschutzhülle aufzubauen ist, wenn das Verbindungselement an dem elektrischen Anschluss angeordnet wird, um das Dichtungsmaterial bei einem Eingriff der Berührungsschutzhülle in die mindestens eine Ausnehmung zu komprimieren und einen flüssigkeitsdichten Bereich zu erzeugen.
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Durch eine von dem Mechanismus aufgebrachte Druck- und/oder Zugkraft kann die Berührungsschutzhülle bzw. eine an der Berührungsschutzhülle angeordnete Schicht aus Dichtungsmaterial beim Einbringen in die Aufnahme des elektrischen Anschlusses komprimiert werden, so dass eine besonders flüssigkeitsdichte Grenzschicht zwischen der Berührungsschutzhülle bzw. dem Dichtungsmaterial und dem elektrischen Anschluss bzw. der Aufnahme des elektrischen Anschlusses entsteht.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen elektrischen Anschluss mit mindestens einer Aufnahme für ein Verbindungselement, wobei der elektrische Anschluss dazu konfiguriert ist, einen formschlüssigen Übergang mit mindestens einem Teil des Verbindungselements zu bilden, wenn ein von dem Verbindungselement umfasster Mechanismus auf den elektrischen Anschluss einwirkt.
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Der vorgestellte elektrische Anschluss dient insbesondere zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit dem vorgestellten Verbindungselement.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Anschlusses mit einem Verbindungselement, bei dem das Verbindungselement mittels eines von dem Verbindungselement umfassten Mechanismus an dem elektrischen Anschluss derart ausgerichtet wird, dass ein flüssigkeitsdichter Übergang zwischen dem Verbindungselement und dem elektrischen Anschluss entsteht.
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Das vorgestellte Verfahren dient insbesondere zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem vorgestellten elektrischen Anschluss und dem vorgestellten Verbindungselement.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 zeigt ein Verbindungselement gemäß dem Stand der Technik.
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2 zeigt eine erste Ansicht einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbindungselements.
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3 zeigt eine weitere Ansicht des Verbindungselements aus 2.
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In 1 ist ein Verbindungselement 1 dargestellt, das ein Kabel 3 mit einem elektrischen Verbraucher 5 verbindet. Das Verbindungselement 1 umfasst eine beschichtete Hutmutter 7 sowie eine Plastikkappe 9, die als Berühr- und Spritzwasserschutz ausgestaltet ist. Da das Verbindungselement 1 keinen Mechanismus zum Sichern des Verbindungselements 1 an dem elektrischen Verbraucher 5 umfasst, kann es vorkommen, dass sich die beschichtete Hutmutter 7 teilweise von dem elektrischen Verbraucher 5 löst und Spritzwasser in eine Kontaktstelle zwischen dem elektrischen Verbraucher 5 und dem Kabel 3 eindringen kann, wodurch der elektrische Verbraucher 5 beschädigt werden kann.
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In 2 ist ein Verbindungselement 10 dargestellt, das eine Schutzkappe 11 umfasst, die einen Bereich 13 vor Flüssigkeitseintritt und Kontakt mit einem Nutzer schützt. In dem Bereich 13 verläuft ein Kabel 15, das mit einem elektrischen Anschluss 17 verbunden wird, wenn das Verbindungselement 10 an dem elektrischen Anschluss 17 angeordnet wird. Um das Verbindungselement 10 an dem elektrischen Anschluss 17 auszurichten, verfügt der elektrische Anschluss 17 über eine Aufnahme 19, in die die Schutzkappe 11 formschlüssig eingreifen kann. Mittels eines an dem Verbindungselement 10 angeordneten Mechanismus 21 wird das Verbindungselement 10 an dem elektrischen Anschluss 17 ausgerichtet, so dass ein Dichtungssystem 23 aus einer Schicht Dichtungsmaterial zusammen mit einem Teil 25 der Schutzkappe 11 in die Aufnahme 19 des elektrischen Anschlusses 17 gleitet. Dazu spannt sich der Mechanismus 21 zwischen dem elektrischen Anschluss 17 und der Schutzkappe 11 auf und zieht, dadurch bedingt, den Teil 25 mit dem Dichtungssystem 23 in die Aufnahme 19 des elektrischen Anschlusses 17. Dies bedeutet, dass der Mechanismus 21 eine Zug- bzw. Druckkraft auf die Schutzkappe 11 bzw. den elektrischen Anschluss 17 aufbaut, so dass die Schutzkappe 11 sich relativ zu dem elektrischen Anschluss 17 bzw. der elektrische Anschluss 17 sich relativ zu der Schutzkappe 11 verschiebt.
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3 zeigt das Verbindungselement 10 in einer Stellung, in der der Mechanismus 21 den Teil 25 der Schutzkappe 11 zusammen mit dem Dichtungssystem 23 in die Aufnahme 19 des elektrischen Anschlusses 17 gezogen bzw. gedrückt hat. Entsprechend ist der Mechanismus 21 entspannt und bringt nur noch eine sehr geringe Zug- bzw. Druckkraft gegenüber der Schutzkappe 11 bzw. dem elektrischen Anschluss 17 auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19917597 A1 [0004]
- DE 10013653 A1 [0005]
- DE 10324903 B3 [0006]
