DE102016204743A1

DE102016204743A1 - Steckverbinder mit Kurzschlusselement

Info

Publication number: DE102016204743A1
Application number: DE102016204743.4A
Authority: DE
Inventors: Tito Alessandro TEDESCHI
Original assignee: Industria Lombarda Materiale Elettrico ILME SpA
Current assignee: Industria Lombarda Materiale Elettrico ILME SpA
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2016-09-29
Also published as: US9837771B2; CN105990727A; US20160285211A1

Abstract

Ein Steckverbinder (1) weist eine erste Verbinderhälfte (10), die als Buchsen-Verbinder konfiguriert ist, und eine zweite Verbinderhälfte (20) auf, die als Stecker-Verbinder konfiguriert ist, wobei jede der Verbinderhälften (10; 20) einen Isolierkörper (2; 2') aufweist, in dem mindestens ein jeweiliges Paar weiblicher bzw. männlicher elektrischer Kontaktelemente (3, 4; 3', 4') untergebracht ist. Zwischen den Kontakten (3, 4) der Buchsen-Verbinderhälfte (10) ist ein Kurzschlusselement (5) vorgesehen, das in der Lage ist, die Kontakte kurzgeschlossen zu halten, wenn der Verbinder entkoppelt ist. Das Kurzschlusselement (5) besteht aus einem Streifen elastischen Metallmaterials, der derart geformt ist, dass er eine Feder bildet und an jedem seiner Enden (5a, 5b) einen elastischen Kontakt bietet, wobei das sich erste Ende (5a) des Kurzschlusselements (5) in im Wesentlichen festem und stabilem Kontakt mit einem jeweiligen weiblichen elektrischen Kontaktelement (3) befindet, während, wenn der Steckverbinder (1) außer Eingriff gebracht wird, das zweite Ende (5b) des Kurzschlusselements (5) in engen Kontakt mit dem anderen Element des weiblichen Kontaktelements (4) des Buchsen-Verbinders (10) gelangt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder, der mit einem Kurzschlusselement versehen ist.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Steckverbinder, der ein weibliches Verbinderelement (oder Einsatzteil) oder eine Buchse, und ein männliches Verbinderelement oder einen Stecker aufweist, wobei ein Kurzschließen der mit den Buchsenkontakten verbundenen Ausgangsanschlüsse, z. B. denjenigen der Sekundärwicklung eines Mess-Stromwandlers (auch bekannt als ”amperometrischer Wandler”) vorgesehen ist, das erfolgt, bevor der entsprechende Stecker vollständig aus der Buchse herausgezogen worden ist.
Diese Maßnahme ist vorgesehen, um an den Schaltungsenden das Auftreten einer gefährlichen elektrischen Spannung zu vermeiden, die dazu tendiert, bei einem ”offenen Kreislauf” eine disruptive Entladung in der Schaltung der Buchse und eine gefährliche Situation für eine Bedienungsperson zu verursachen, die unbeabsichtigt ein Öffnen der Sekundärschaltung veranlasst hat, während die Primärschaltung noch angeschlossen war.
RELEVANTER STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik sind zahlreiche Steckverbinder und Verbindungsvorrichtungen bekannt, bei denen vorgesehen ist, dass, bevor die vollständige Öffnung der Kontakte des Verbinderelements erfolgt, mit Hilfe geeigneter Mittel automatisch ein Kurzschluss stromaufwärts des abnehmbaren Verbinderelements (Verbindersteckers) herbeigeführt wird, um ein Öffnen der elektrischen Schaltung stromaufwärts der Vorrichtung selbst zu vermeiden und die Schaltung somit ”unbelastet” zu belassen.
Beispielsweise beschreibt US-4,988,307 ein Steckverbindersystem, das ein Paar von Kontakten aufweist, die durch eine von einer Feder betätigten Vorrichtung miteinander kurzgeschlossen werden, bis sie mit einem weiteren Paar von Kontakten in Zusammengriff gebracht worden sind. Die Feder ist jedoch in dem Isolierkörper des Steckverbinders eingeschlossen, und ihre beiden Endabschnitte wirken als Federn zu ihren jeweiligen elektrischen Kontaktelementen hin. Der Isolierkörper des Steckverbinders weist eine Nut (Schlitz) auf, in welcher der mittlere Teil des elastischen Elements eingeschlossen gehalten wird. Die Feder ist im Wesentlichen z-förmig ausgebildet. Bei den Kontakten der ersten Steckverbinderhälfte handelt es sich um einen männlichen und einen weiblichen Kontakt, und diejenigen der entsprechenden zweiten Steckverbinderhälfte sind weiblich bzw. männlich. Die weiblichen Kontakte sind von einer Röhre aus Isoliermaterial umgeben, die – bei Anordnung zwischen dem Kontakt und der Feder – während des Zusammenfügens der beiden Steckverbinderhälften das Öffnen des Kurzschlusses bewirkt.
Gemäß dem Patent US-4,988,307 (ITT Corp.) sind Kontakte vorgesehen, die mit einem Umwicklungsröhrchen aus Isoliermaterial und mit einem Betätigungsstift versehen sind, der ein geformtes Ende mit einer schrägverlaufenden Ebene (Keil) aufweist, mittels derer die Ablenkung eines elastischen Federelements getätigt wird.
Sämtliche der bekannten Lösungsansätze sind komplex, wobei sie zusätzlich zu dem Element, das den Kurzschluss herbeiführt, weitere Kontaktelemente, die seriell angeordnet sind, oder elastische Elemente wie z. B. Druckfedern enthalten, wodurch die in dieser Weise ausgebildete Vorrichtung kompliziert wird, ein hoher Kostenaufwand verursacht wird und die Zuverlässigkeit kompromittiert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
Insbesondere besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen elektrischen Steckverbinder zu schaffen, der das Kurzschließen der mit den Buchsenkontakten verbundenen Ausgangsanschlüsse gewährleistet, bevor der entsprechende Stecker vollständig aus der Buchse herausgezogen worden ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen derartigen elektrischen Steckverbinder zu schaffen, der vom Aufbau her einfach ist und mit einer reduzierten Anzahl von Bauteilen herstellbar ist. Eine wiederum weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen derartigen elektrischen Verbinder zu schaffen, der eine kostengünstige Ausgestaltung hat und in hohem Maß zuverlässig ist.
Diese und weitere Aufgaben werden durch den elektrischen Steckverbinder gemäß der Erfindung gelöst, der die in dem unabhängigen Anspruch 1 aufgeführten Merkmale hat.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen ersichtlich.
Grundlegend weist der elektrische Steckverbinder gemäß der Erfindung eine erste Verbinderhälfte, die als Buchsen-Verbinder konfiguriert ist, und eine zweite Verbinderhälfte auf, die als Stecker-Verbinder konfiguriert ist, wobei jede der Verbinderhälften einen Isolierkörper aufweist, in dem mindestens ein jeweiliges Paar elektrischer Kontaktelemente untergebracht ist, die parallel zueinander angeordnet sind und die jeweils an der Zusammengriffs-Seite ein vorderes Ende, das in der ersten Verbinderhälfte nach Art einer Buchse oder eines weiblichen Kontakts ausgebildet ist und in der zweiten Verbinderhälfte nach Art eines Stifts oder männlichen Kontakts ausgebildet ist, und an der Verdrahtungs-Seite ein hinteres Ende aufweisen, das zur Aufnahme eines jeweiligen Leiters zur Verbindung mit einer elektrischen Schaltung geeignet ist, wobei zwischen den Kontakten der Buchsen-Verbinderhälfte ein Kurzschlusselement vorgesehen ist, das in der Lage ist, die Kontakte kurzgeschlossen zu halten, wenn sich der Steckverbinder nicht im Zusammengriff befindet, wobei das Kurzschlusselement aus einem Streifen elastischen Metallmaterials besteht, der derart geformt ist, dass er eine Feder bildet und an jedem seiner Enden einen elastischen Kontakt bietet, wobei sich das erste Ende des Kurzschlusselements in stabilem und im Wesentlichen festem Kontakt mit einem jeweiligen weiblichen elektrischen Kontaktelement befindet, während, wenn der Steckverbinder außer Eingriff gebracht wird, das zweite Ende des Kurzschlusselements in engen Kontakt mit dem anderen weiblichen elektrischen Kontaktelement des mindestens einen Paars von Kontakten der Buchsen-Verbinders gelangt, wobei an der Zusammengriffsfläche zwischen den Zugangsöffnungen zu dem mindestens einen Paar weiblicher Kontakte, die in der ersten Hälfte des Steckverbinders untergebracht sind, eine Öffnung vorgesehen ist, die zu dem anderen Ende des Kurzschlusselements hin gerichtet ist, wobei entsprechend ein aus Isoliermaterial ausgebildeter Steckerbetätigungsstift in der zweiten Verbinderhälfte zwischen dem mindestens einen Paar von Kontakten derart ausgebildet ist, dass in der Zusammengriffsposition des Steckverbinders der Steckerbetätigungsstift in die Öffnung der Buchsen-Verbinderhälfte eingeführt ist und zwischen dem zweiten Ende des Kurzschlusselements und dem Kontakt angeordnet ist, wobei er den zuvor von dem Kurzschlusselement hergestellten Kurzschluss öffnet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale der Erfindung werden deutlicher ersichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung eines lediglich exemplarischen und somit nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders gemäß der Erfindung, wobei die beiden Elemente des Steckverbinders, nämlich die Buchse und der Stecker, im nicht zusammengefügten Zustand und beide entlang einer vertikalen Ebene geschnitten gezeigt sind, um die inneren Bauteile der beiden Elemente sichtbar zu machen;
2 eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders gemäß 1 im vollständig zusammengefügten Zustand;
3, 4 und 5 Schnittansichten des Steckverbinders im verdrahteten bzw. nicht zusammengefügten Zustand (3) in der anfänglichen zusammengefügten Position, jedoch mit noch aktivem Kurzschlusselement (4), und in der vollständig zusammengefügten Position, wobei das Kurzschlusselement mittels des Steckerbetätigungsstifts vollständig geöffnet ist (5);
6a), b) eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht des Kurzschlusselements;
7 und 8 Vorderansichten des Buchsenelements bzw. des Steckerelements eines Steckverbinders gemäß der Erfindung; und
9 eine perspektivische Ansicht der beiden Hälften, nämlich der Buchse und des Steckers, eines Steckverbinders gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie anhand dieser Figuren ersichtlich ist, weist ein generell mit 1 gekennzeichneter Steckverbinder gemäß der Erfindung ein erstes Element oder eine erste Verbinderhälfte 10 vom Buchsen-Typ mit einem Isolierkörper 2 auf, der mit mindestens einem Paar einander gegenüberliegender weiblicher Kontakte 3, 4 versehen ist, welche jeweils ein vorderes Ende 3a, 4a in Form einer Buchse und ein hinteres Ende 3b, 4b zur Aufnahme eines jeweiligen Leiters 40 zur Verbindung mit einer elektrischen Schaltung haben. Der Steckverbinder weist ferner ein Element oder eine Verbinderhälfte 20 vom Stecker-Typ mit einem Isolierkörper 2' auf, der mit mindestens einem entsprechenden Paar männlicher Kontakte 3', 4' versehen ist, welche jeweils ein vorderes Ende 3'a, 4'a in Form eines Stifts und ein hinteres Ende 3'b, 4'b zur Aufnahme eines jeweiligen Leiters 40' haben.
Gemäß den Figuren sind die weiblichen Kontakte 3, 4 und die männlichen Kontakte 3', 4' mit Federklemmen-Anschlüssen 43, 43' versehen, wie sie z. B. bei dem Mehrpol-Steckverbinder gemäß der Patentanmeldung MI2012A001974 des gleichen Anmelders, ILME S. P. A., beschrieben sind, und sind in der Lage, die jeweiligen Leiter 40, 40' mittels ihrer jeweiligen Betätigungsstifte 41, 41' zu verriegeln, die in diesem Fall mit längsverlaufenden Öffnungen 42, 42' zum Zugriff einer Sonde einer Testvorrichtung versehen sind, um elektrische Messungen zu ermöglichen.
Es versteht sich jedoch, dass der Steckverbinder 1 auch gemäß einem beliebigen anderen Typ ausgebildet sein kann und das Verriegeln der Leiter 40, 40' z. B. gemäß dem Verschraubungs-Typ, dem Isolations-Perforations-Typ, dem Isolationsabstreiftyp oder dgl. erfolgen kann.
Zwischen den Kontakten 3, 4 der Buchsen-Verbinderhälfte 10 ist ein in den 3–6 am besten ersichtliches Kurzschlusselement 5 vorgesehen, das in Form eines Streifens eines elastischen leitenden Materials mit einer Federfunktion ausgebildet und derart geformt ist, dass es an seinen beiden Enden 5a, 5b einen elastischen Kontakt bietet. Bei dem ersten Ende 5a handelt es sich um einen mit einem jeweiligen weiblichen Kontakt 3 im Wesentlichen einteiligen Kontakt, während das andere Ende 5b, wenn sich der Steckverbinder 1 nicht im Zusammengriff befindet, in enge Berührung mit dem anderen Buchsenkontakt 4 des mindestens einen Paars von Kontakten des Buchsen-Verbinders 10 gelangt.
Wie 9 am besten zeigt, ist an der Zusammengriffsfläche der ersten Buchsen-Verbinderhälfte 10, und zwar zwischen den beiden Zugriffsöffnungen 8, 9 der entsprechenden männlichen Kontakte 3', 4' der zweiten Stecker-Verbinderhälfte 20 zum Zugriff auf die jeweiligen oben erwähnten weiblichen Kontakte 3, 4, ferner eine in geeigneter Weise (in diesem Fall mit einem im Wesentlichen T-förmigen Profil) geformte Öffnung 11 ausgebildet, die in der Lage ist, einen entsprechenden Betätigungsstift 6, der an der Zusammengriffsfläche der zweiten Stecker-Verbinderhälfte 20 angeordnet ist, zwischen den beiden Vorderabschnitten 3'a und 4'a der jeweiligen Stiftkontakte aufzunehmen.
Wenn der Steckverbinder 1 außer Zusammengriff gebracht worden ist – d. h. der Buchsenverbinder 10 und der Steckerverbinder 20 vollständig voneinander getrennt sind, wirkt somit das Kurzschlusselement 5 als Brücke zwischen den beiden weiblichen Kontakten 3, 4 des Buchsenverbinders 10.
In der zweiten Stecker-Verbinderhälfte 20, die mit den männlichen Kontakten versehen ist, ist zwischen jedem Paar einander gegenüberliegender männlicher Kontakte 3', 4' ein entsprechender Betätigungsstift 6 vorgesehen, der einteilig mit dem Isolierkörper der zweiten Stecker-Verbinderhälfte 20 ausgebildet ist und im Wesentlichen prismatisch verläuft, wobei er die T-Form der Öffnung 11 reproduziert und sein oberes Ende 6' keilförmig ist. Der Betätigungsstift 6 kann einstückig mit dem Körper 2' der Stecker-Verbinderhäfte 20 ausgebildet oder an diesem montiert sein.
Gemäß den 3, 4 und 5 bewirkt während des Zusammenfügens (Schließens) der beiden Verbinderhälften, d. h. der Buchse 10 und des Steckers 20, der besagte Stift 6 – mit einer geeigneten Verzögerung relativ zu dem elektrischen Verbinden zwischen den entsprechenden männlichen Kontakten 3', 4' und weiblichen Kontakten 3, 4 – das progressive Öffnen des Kurzschlusselements 5, das zwischen den beiden weiblichen Kontaktelementen 3, 4 in der ersten Buchsen-Verbinderhälfte 10 des Steckverbinders 1 (dem Buchsen-Verbinder) platziert ist, wobei er Eversion des jeweiligen Federarms und das Öffnen des Kontakts zwischen dem Ende 5b und dem entsprechenden weiblichen Kontakt 4 herbeiführt.
Damit einhergehend stellt der aus Isoliermaterial bestehende Betätigungsstift 6 beim Zusammengriff zwischen der Stecker-Verbinderhäfte 20 mit der entsprechenden Buchsen-Verbinderhälfte 10 wieder die erforderliche elektrische Isolierung zwischen den beiden gegenüberliegenden Teilen des weiblichen Kontakts 3, 4 her.
In den Figuren sind ferner Kodierungsstifte 13 gezeigt, die normalerweise Farbcodes aufweisen und die in entsprechenden Sitzen 12 angeordnet sind, um ein korrektes Verbinden der Verbindungselemente zu gewährleisten.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene und in den Zeichnungen gezeigte spezielle Ausführungsform beschränkt; vielmehr können entsprechend dem Ermessen von Fachleuten zahlreiche Modifikationen an Einzelheiten vorgenommen werden, ohne den in den folgenden Ansprüchen definierten Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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

US 4988307 [0005, 0006]

Claims

Steckverbinder (1) mit einer ersten Verbinderhälfte (10), die als Buchsen-Verbinder konfiguriert ist, und einer zweiten Verbinderhälfte (20), die als Stecker-Verbinder konfiguriert ist, wobei jede der Verbinderhälften (10; 20) einen Isolierkörper (2; 2') aufweist, in dem mindestens ein jeweiliges Paar elektrischer Kontaktelemente (3, 4; 3', 4') untergebracht ist, die parallel zueinander angeordnet sind und die jeweils an der Zusammengriffs-Seite ein vorderes Ende (3a, 4a; 3'a, 4'a), das in der ersten Verbinderhälfte (10) als Buchse oder weiblicher Kontakt ausgebildet ist und in der zweiten Verbinderhälfte (20) als Stift oder männlicher Kontakt ausgebildet ist, und an der Verdrahtungs-Seite ein hinteres Ende (3b, 4b; 3'b, 4'b) aufweisen, das zur Aufnahme eines jeweiligen Leiters (40, 40') zur Verbindung mit einer elektrischen Schaltung geeignet ist, wobei zwischen den Kontakten (3, 4) der Buchsen-Verbinderhälfte (10) ein Kurzschlusselement (5) vorgesehen ist, das in der Lage ist, die Kontakte kurzgeschlossen zu halten, wenn der Verbinder entkoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurzschlusselement (5) aus einem Streifen elastischen Metallmaterials besteht, der derart geformt ist, dass er eine Feder bildet und an jedem seiner Enden (5a, 5b) einen elastischen Kontakt bietet, wobei sich das erste Ende (5a) des Kurzschlusselements (5) in stabilem und im Wesentlichen festen Kontakt mit einem jeweiligen weiblichen elektrischen Kontaktelement (3) befindet, während, wenn der Steckverbinder (1) außer Eingriff gebracht wird, das zweite Ende (5b) des Kurzschlusselements (5) in engen Kontakt mit dem anderen weiblichen Kontaktelement (4) des mindestens einen Paars von Kontakten der Buchsen-Verbinderhälfte (10) gelangt, dass an der Zusammengriffsfläche zwischen den Zugangsöffnungen (8, 9) zu dem mindestens einen Paar weiblicher Kontakte (3, 4), die in der ersten Hälfte (10) des Steckverbinders (1) untergebracht sind, eine Öffnung (11) vorgesehen ist, die zu dem anderen Ende (5b) des Kurzschlusselements (5) hin gerichtet ist, und dass entsprechend ein in Isoliermaterial angeordneter Steckerbetätigungsstift (6) in der zweiten Verbinderhälfte (20) zwischen dem mindestens einen Paar von Kontakten (3', 4') derart ausgebildet ist, dass in der Zusammengriffsposition des Steckverbinders (1) der Steckerbetätigungsstift (6) in die Öffnung (11) der Buchsen-Verbinderhälfte (10) eingeführt ist und sich zwischen dem zweiten Ende (5b) des Kurzschlusselements (5) und dem Kontakt (4) anordnet, wobei er den zuvor von dem Kurzschlusselement (5) hergestellten Kurzschluss öffnet.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerbetätigungsstift (6) ein keilförmig ausgebildetes Ende (6') aufweist, dessen Schrägfläche derart zu dem entsprechenden zweiten Ende (5b) des Kurzschlusselements (5) hin verläuft, dass in dem Schritt des Zusammenfügens der beiden Steckverbinderhälften (10, 20) das zweite Ende (5b) des Kurzschlusselements (5) in Kontakt mit dem des Steckerbetätigungsstifts (6) gelangt und dabei graduell nach außen verschwenkt wird.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerbetätigungsstift (6) als integraler Teil des Isolierkörpers (2') der zweiten Verbinderhälfte (20) ausgebildet ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerbetätigungsstift (6) ein an dem Isolierkörper (2') der zweiten Verbinderhälfte (20) angeordnetes Element ist.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerbetätigungsstift (6) eine prismatische Form mit im Wesentlichen T-förmigem Querschnitt hat.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierkörper (2, 2') der ersten und zweiten Hälften (10, 20) des Steckverbinders (1) mit Sitzen (12) zur Aufnahme von Kodierstiften (13) versehen sind.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierkörper (2, 2') der ersten und zweiten Hälften (10, 20) des Steckverbinders (1) mit Federklemmen-Anschlüssen versehen sind.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierkörper (2, 2') der ersten und zweiten Hälften (10, 20) des Steckverbinders (1) mit jeweiligen Betätigungsstiften (41, 41') zur Betätigung der Federn der jeweiligen Federklemmen-Anschlüsse (43, 43') versehen sind.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstifte (41, 41') mit einer längsverlaufenden Öffnung (42, 42') zum Zugriff der Sonde einer Testvorrichtung versehen sind, um elektrische Messungen zu ermöglichen.
Mehrpol-Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nur ein oder mehrere Paare einander gegenüberliegender Kontakte mit einem Kurzschlusselement (5) versehen sind, während die anderen Paare kein Kurzschlusselement aufweisen.