DE102018121399A1

DE102018121399A1 - Elektrischer Steckverbinder und Steckverbindung, Hochvoltsystem und Verfahren zum Verriegeln einer elektrischen Steckverbindung

Info

Publication number: DE102018121399A1
Application number: DE102018121399.9A
Authority: DE
Inventors: Markus Gründler; Simon Stöhr
Original assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2020-03-05
Also published as: CN112673531A; US20210296820A1; WO2020048964A1; US11688976B2; EP3847724A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder (2), aufweisend ein Steckverbindergehäuse (5), ein Sicherungselement (41) und ein zwischen einer Grundposition (P) und einer Verriegelungsposition (P) bewegliches Betätigungselement (4), das ausgebildet ist, um den elektrischen Steckverbinder (2) mit einem korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder (3) zu verriegeln. Das Steckverbindergehäuse (5) weist eine Verriegelungssicherung (40) zur Führung des Sicherungselements (41) zwischen einer Ausgangsposition (S) und einer Sicherungsposition (S) auf. Das Sicherungselement (41) steht in der Sicherungsposition (S) derart in Eingriff mit dem Betätigungselement (4), dass das Betätigungselement (4) in der Verriegelungsposition (P) blockiert ist. Das Sicherungselement (41) weist wenigstens eine Rastnase (42) und die Verriegelungssicherung (40) wenigstens einen ersten Anschlag (44) für die wenigstens eine Rastnase (42) auf, um das Sicherungselement (41) zunächst in der Ausgangsposition (S) in Richtung auf die Sicherungsposition (S) zu blockieren, wobei das Betätigungselement (4) wenigstens einen Freigabekörper (45) aufweist, der ausgebildet ist, um in eine Ausnehmung (46) in der Verriegelungssicherung (40) einzudringen und die wenigstens eine Rastnase (42) des Sicherungselements (41) relativ zu dem wenigstens einen ersten Anschlag (44) der Verriegelungssicherung (40) zu verschieben, um den Verschiebeweg des Sicherungselements (41), ausgehend von der Ausgangsposition (S) in die Sicherungsposition (S), freizugeben.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, aufweisend ein Steckverbindergehäuse, ein Sicherungselement und ein zwischen einer Grundposition und einer Verriegelungsposition bewegliches Betätigungselement.
Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Steckverbindung, umfassend einen elektrischen Steckverbinder sowie einen mit dem elektrischen Steckverbinder korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder.
Die Erfindung betrifft auch ein Hochvoltsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Steckverbindung.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verriegeln einer aus einem Steckverbinder und einem Gegensteckverbinder bestehenden elektrischen Steckverbindung.
Aus der Elektrotechnik sind eine Vielzahl an elektrischen Steckverbindern, insbesondere auch elektrische Stiftwannen, bekannt. Die elektrischen Steckverbinder dienen bekanntermaßen dazu, elektrische Energie und/oder Signale mit einer möglichst großen Bandbreite zu übertragen, insbesondere an korrespondierende Gegensteckverbinder zu übertragen.
Elektrische Steckverbinder weisen Kontakteinrichtungen in vielzähligen Ausführungsformen auf. Gängig sind insbesondere Pinkontakte und/oder Stiftkontakte. Unabhängig von der konkreten Bauart werden die verschiedenen Steckverbinder nachfolgend als elektrische Steckverbinder bezeichnet.
Bei einem elektrischen Steckverbinder bzw. einem elektrischen Gegensteckverbinder kann es sich um einen Stecker, einen Einbaustecker, eine Buchse, eine Kupplung oder einen Adapter handeln. Die im Rahmen der Erfindung verwendete Bezeichnung „Steckverbinder“ bzw. „Gegensteckverbinder“ steht stellvertretend für alle Varianten.
Insbesondere an Steckverbinder für die Kraftfahrzeugindustrie werden hohe Anforderungen hinsichtlich deren Robustheit und der Sicherheit der Steckverbindungen gestellt. So muss eine Steckverbindung mitunter hohen Belastungen, beispielsweise mechanischen Belastungen, standhalten, sowie definiert geschlossen bleiben. Es muss gewährleistet sein, dass die elektrische Verbindung nicht unbeabsichtigt, beispielsweise während des Betriebs eines Fahrzeugs, getrennt wird. Ferner müssen die Steckverbinder auch in verunreinigten, feuchten und/oder chemisch aggressiven Umgebungen eine einwandfreie Übertragung von elektrischer Leistung, Signalen und/oder Daten gewährleisten.
Insbesondere beim autonomen Betrieb von Fahrzeugen und für Assistenzsysteme ist die Gewährleistung der Sicherheit vorrangig.
Elektrische Steckverbinder bzw. deren Steckverbinderkörper können an einer elektrischen Leitung, einem Kabelbaum, einem Kabel oder einer elektrischen Einrichtung, wie z. B. einem Gehäuse eines elektronischen bzw. elektrischen Geräts verbaut sein.
Besondere Anforderungen an elektrische Steckverbinder werden insbesondere auch im Hochvoltbereich gestellt. Hochvoltsteckverbinder werden im Fahrzeugbereich, vor allem bei Elektro- und/oder Hybridfahrzeugen eingesetzt, um eine Hochspannungsbatterie mit Ladestrom zu versorgen oder die gespeicherte Energie aus der Batterie zu entnehmen. So werden beispielsweise für Hochvoltverbindungen geeignete Steckverbinder für Versorgungseinheiten, wie z. B. eine Ladebox in einer Garage oder einem Carport oder auch bei Stromtankstellen, eingesetzt, um eine Hochspannungsbatterie eines Fahrzeugs mit Ladestrom zu versorgen. Der elektrische Steckverbinder muss dabei dauerhaft und sicher ein Eindringen von Feuchtigkeit und Verunreinigungen verhindern und eine einwandfreie Übertragung des elektrischen Ladestroms und gegebenenfalls anderer elektrischer Signale für eine Steuerung des Ladevorgangs der Hochspannungsbatterie gewährleisten.
Der Einsatz von elektrischen Steckverbindern zum Übertragen einer vergleichsweise großen elektrischen Antriebsenergie (oder auch Bremsenergie) bei Elektro- und/oder Hybridfahrzeugen erfordert spezifisch gestaltete elektrische Hochvoltsteckverbinder. Es ist ferner zu berücksichtigen, dass durch Wechselströme und/oder Schaltflanken mit hohen Gleichspannungen elektromagnetische Störsignale generiert werden, die die Elektronik in einer elektronischen Steuerung, beispielsweise innerhalb eines Kraftfahrzeugs, stören können. Eine effiziente elektromagnetische Abschirmung, insbesondere der elektrischen Steckverbinder, die im Hochvoltbereich in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, ist daher von Vorteil, um eine Beeinträchtigung von Steuergeräten innerhalb des Fahrzeugs zu vermeiden. Es werden daher entsprechend hohe Anforderungen an die Abschirmung der elektrischen Steckverbinder gestellt.
Ferner ist zu beachten, dass elektrische Steckverbindungen für die Automobilindustrie bzw. für Fahrzeuge den während des Betriebs der Fahrzeuge auftretenden - mitunter hohen - Vibrationsbelastungen mechanisch und elektrisch sicher standhalten müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Steckverbinder zu verbessern, insbesondere deren Dichtigkeit und Vibrationssicherheit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckverbindung aus einem Steckverbinder sowie einem Gegensteckverbinder bereitzustellen, die insbesondere eine hohe Dichtigkeit und Vibrationssicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 11 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Hochvoltsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welches einen elektrischen Steckverbinder aufweist, der insbesondere eine hohe Dichtigkeit und Vibrationssicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zum Verriegeln einer aus einem Steckverbinder und einem Gegensteckverbinder bestehenden elektrische Steckverbindung bereitzustellen, das insbesondere eine dichte und vibrationssichere Verriegelung der Steckverbindung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.
Der erfindungsgemäße elektrische Steckverbinder weist ein Steckverbindergehäuse, ein Sicherungselement und ein zwischen einer Grundposition und einer Verriegelungsposition bewegliches Betätigungselement auf, das ausgebildet ist, um den elektrischen Steckverbinder mit einem korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder zu verriegeln.
Wenn der elektrische Steckverbinder mit dem korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder verriegelt ist, sind der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder elektrisch und mechanisch funktional für die vorgesehene Verwendung zur Leistungs- und/oder Signalübertragung verbunden.
Wenn sich das Betätigungselement in der Grundposition befindet wird dies nachfolgend mitunter als „geöffneter Zustand“ oder „geöffnetes Betätigungselement“ bezeichnet. Wenn sich das Betätigungselement in der Verriegelungsposition befindet wird dies nachfolgend auch als „geschlossener Zustand“ oder „geschlossenes Betätigungselement“ bezeichnet.
Erfindungsgemäß weist das Steckverbindergehäuse eine Verriegelungssicherung zur Führung des Sicherungselements zwischen einer Ausgangsposition und einer Sicherungsposition auf. Es ist vorgesehen, dass das Sicherungselement in der Sicherungsposition derart in Eingriff mit dem Betätigungselement steht, dass das Betätigungselement in der Verriegelungsposition blockiert ist.
Erfindungsgemäß kann somit sichergestellt sein, dass der elektrische Steckverbinder und der elektrische Gegensteckverbinder sicher in der Verriegelungsstellung gehalten wird, da eine Bewegung des Betätigungselements von der Verriegelungsposition zurück in die Grundposition blockiert ist. Dieses Prinzip wird mitunter auch als „Gehäuseverriegelung“ oder „Connector Position Assurance“ (CPA) bezeichnet.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass das Sicherungselement wenigstens eine Rastnase und die Verriegelungssicherung wenigstens einen ersten Anschlag für die wenigstens eine Rastnase aufweist, um das Sicherungselement zunächst in der Ausgangsposition in Richtung auf die Sicherungsposition zu blockieren.
Mit dem Begriff „zunächst“ soll vorliegend zum Ausdruck gebracht werden, dass das Sicherungselement in der Ausgangsposition in Richtung auf die Sicherungsposition grundsätzlich blockiert ist, insofern keine weiteren (mechanischen) Maßnahmen ergriffen werden.
Unter einer Rastnase kann auch ein Rasthaken verstanden werden, wobei der Rasthaken ggf. eine Rastnase aufweisen kann.
Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass das Betätigungselement wenigstens einen Freigabekörper aufweist, der ausgebildet ist, um in eine Ausnehmung in der Verriegelungssicherung einzudringen und die wenigstens eine Rastnase des Sicherungselements relativ zu dem wenigstens einen ersten Anschlag der Verriegelungssicherung zu verschieben, um den Verschiebeweg des Sicherungselements, ausgehend von der Ausgangsposition, in die Sicherungsposition freizugeben.
Durch Verwendung des Sicherungselements kann somit einerseits sichergestellt werden, dass die aus elektrischem Steckverbinder und elektrischem Gegensteckverbinder bestehende elektrische Steckverbindung selbst unter widrigen Einsatzbedingungen definiert geschlossen bzw. verriegelt bleibt.
Ferner kann nach einer manuellen (oder sonstigen) Montage der Steckverbindung bzw. nach dem Bewegen des Betätigungselements in die Verriegelungsposition mittels des Sicherungselements sichergestellt werden, dass der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder korrekt verriegelt bzw. verrastet sind. Eine nicht korrekt verrastete Steckverbindung kann insbesondere dadurch erkennbar sein, dass sich das Sicherungselement mangels Freigabe durch das korrekt positionierte Betätigungselement nicht in die Sicherungsposition verbringen lässt.
Eine (unbeabsichtigte) Beeinträchtigung der Dichtheit und/oder Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung kann erfindungsgemäß somit nahezu ausgeschlossen werden.
Es ist ferner ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass der Freigabekörper des Betätigungselements das Verriegelungselement innerhalb der Verriegelungssicherung freigibt bzw. in die Ausnehmung in der Verriegelungssicherung eindringt, um die Rastnase entsprechend zu verschieben. Hierdurch ist eine definierte und toleranzunempfindliche Betätigung der Rastnase möglich.
Bei dem wenigstens einen Freigabekörper kann es sich beispielsweise um wenigstens einen Kragen, um wenigstens einen Steg und/oder um wenigstens einen Stift handeln, der auf geeignete Weise in die Ausnehmung der Verriegelungssicherung eindringen kann, um die wenigstens eine Rastnase zu verschieben.
Aufgrund der hohen Vibrationssicherheit und Dichtigkeit der erfindungsgemäßen Steckverbindung eignet sich die Steckverbindung zur Übertragung von elektrischen Datensignalen mit hoher Priorität und/oder zur Übertragung von elektrischen Versorgungssignalen mit Gefährdungspotential bzw. mit hohen Sicherheitsanforderungen (wie z. B. im Falle einer Hochvoltverbindung). Die erfindungsgemäße Steckverbindung eignet sich demnach besonders zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Freigabekörper des Betätigungselements zur Freigabe des Verschiebewegs des Sicherungselements gegen die wenigstens eine Rastnase gedrückt wird, um die wenigstens eine Rastnase relativ zu dem wenigstens einen ersten Anschlag der Verriegelungssicherung zu verschieben.
Insbesondere eine direkte Betätigung der wenigstens einen Rastnase durch den Freigabekörper durch die Ausnehmung in der Verriegelungssicherung hindurch kann eine besonders einfache Freigabe der Verriegelungssicherung ermöglichen. Der wenigstens eine Freigabekörper und die wenigstens eine Rastnase berühren sich in diesem Falle somit unmittelbar während des Verschiebens.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Verriegelungssicherung eine Verliersicherung für das Sicherungselement ausbildet und hierzu vorzugsweise wenigstens einen zweiten Anschlag aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Rastnase des Sicherungselements in der Ausgangsposition des Sicherungselements zwischen dem wenigstens einen ersten Anschlag und dem wenigstens einen zweiten Anschlag aufgenommen ist.
Der wenigstens eine zweite Anschlag kann dem wenigstens einen ersten Anschlag gegenüberliegend ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise durch wenigstens eine Ausnehmung in der Verriegelungssicherung realisiert sein, deren gegenüberliegende Kanten bzw. Seitenflächen die Anschläge ausbilden.
Ein Herausfallen oder unberechtigtes Entnehmen des Sicherungselements aus der Verriegelungssicherung kann somit verhindert werden, selbst wenn sich das Sicherungselement in der Ausgangsposition befindet. Das Sicherungselement kann somit beispielsweise zusammen mit dem elektrischen Steckverbinder bereits in der Ausgangsposition ausgeliefert werden, ohne dass ein Verlust des Sicherungselements bei Transport und/oder Lagerung des Steckverbinders zu befürchten wäre.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verliersicherung bzw. die wenigstens eine Rastnase und/oder der wenigstens eine zweite Anschlag derart ausgebildet sind, dass sich das Sicherungselement unter Einsatz eines definierten Kraftaufwands - falls gewünscht - auch aus der Verriegelungssicherung entnehmen lässt, wohingegen ein zufälliges Herausfallen sicher vermieden wird.
In vorteilhafter Weise kann die wenigstens eine Rastnase einerseits dazu verwendet werden, das Sicherungselement in der Ausgangsposition gegen ein unbeabsichtigtes Herausfallen zu schützen und andererseits den Verschiebeweg des Sicherungselements, ausgehend von der Ausgangsposition in die Sicherungsposition zu blockieren, solange sich das Betätigungselement nicht in der Verriegelungsposition befindet. Dies kann ein besonderer Vorteil sein, da die Ausbildung funktionell verschiedener Rastnasen an dem Sicherungselement vermieden werden kann. Dies kann zu Materialeinsparungen sowie zu Verringerung des Herstellungsaufwands für den elektrischen Steckverbinder führen.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem auch vorgesehen sein, dass die Verriegelungssicherung wenigstens einen dritten Anschlag aufweist, der ausgebildet ist, das Sicherungselement in der Sicherungsposition zu blockieren, insbesondere um den Verschiebeweg des Sicherungselements von der Sicherungsposition zurück in die Ausgangsposition zu blockieren.
Somit kann beispielsweise auch ein zufälliges bzw. unbeabsichtigtes Herausfallen oder Entfernen des Sicherungselements vermieden werden, wenn sich das Sicherungselement bereits in der Sicherungsposition befindet. Diese Weiterbildung kann von Vorteil sein, da ein unbeabsichtigtes Entfernen des Sicherungselements aus der Sicherungsposition schließlich dazu führen könnte, dass das Betätigungselement nicht mehr ausreichend gesichert ist und sich die elektrische Steckverbindung unbeabsichtigt löst.
In vorteilhafter Weise kann die wenigstens eine Rastnase also bis zu drei Funktionen erfüllen. Erfindungsgemäß dient die wenigstens eine Rastnase zunächst zur Blockierung des Verschiebewegs des Sicherungselements, ausgehend von der Ausgangsposition in die Sicherungsposition. Die wenigstens eine Rastnase kann zusätzlich aber auch als Verliersicherung für das Sicherungselement, ausgehend von der Ausgangsposition, und/oder als zusätzliche Sicherungsinstanz zur Blockierung des Sicherungselements in der Sicherungsposition dienen. Die Verwendung verschiedener Rastnasen zur Erfüllung der einzelnen Funktionen kann somit vermieden werden.
Vorzugsweise weist die Verriegelungssicherung den wenigstens einen zweiten Anschlag und den wenigstens einen dritten Anschlag auf.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Rastnase an ihrer in der Ausgangsposition des Sicherungselements dem wenigstens einen ersten Anschlag der Verriegelungssicherung abgewandten Seitenfläche bzw. Kante eine Abschrägung und/oder Fase aufweist.
Insbesondere bei Verwendung einer abgeschrägten Seitenfläche bzw. einer Fase einer Kante kann eine zunächst anschlagsbedingte Blockierung des Verschiebewegs des Sicherungselements durch Einsatz eines entsprechend großen Kraftaufwands im Bedarfsfalle auch wieder gelöst werden. Dies kann insbesondere von Vorteil sein, um das mittels Verliersicherung gesicherte Sicherungselement im Bedarfsfall aus der Verriegelungssicherung wieder zu lösen bzw. herauszuziehen und/oder um das Sicherungselement, ausgehend von der Sicherungsposition unter einem entsprechend definierten Kraftaufwand zurück in die Ausgangsposition zu verbringen, falls gewünscht. Gleichwohl kann ein zufälliges Verlassen der Positionen des Sicherungselements oder ein zufälliges Herausfallen des Sicherungselements vermieden werden. Auf diese Weise lässt sich eine im Bedarfsfall reversible Blockierung des Sicherungselements in der Verriegelungssicherung bereitstellen.
Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich oder alternativ zu einer Abschrägung und/oder Fase der wenigstens einen Rastnase der wenigstens eine erste Anschlag, der wenigstens eine zweite Anschlag und/oder der wenigstens eine dritte Anschlag eine Abschrägung und/oder Fase aufweist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, die wenigstens eine Rastnase an einem Federarm und/oder auf einem zumindest teilweise elastischen Steg auszubilden, um die vorstehend beschriebene reversible Blockierung bereitzustellen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Sicherungselement einen Endanschlag aufweist, der an einer Stirnseite der Verriegelungssicherung anschlägt, wenn das Sicherungselement sich in der Sicherungsposition befindet. Hierdurch kann ein Monteur auf einfache Weise erkennen, ob die Steckverbindung verriegelt und gesichert ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Sicherungselement eine Verschlusszunge aufweist, die in einer korrespondierenden Aufnahme des Betätigungselements zumindest teilweise aufgenommen ist, wenn sich das Sicherungselement in der Sicherungsposition befindet.
Bei der Verschlusszunge kann es sich um einen riegelartigen Sicherungskörper handeln. Die Verschlusszunge kann insbesondere länglich ausgebildet sein und in Richtung des Betätigungselements aus dem Sicherungselements herausragen, wenn sich das Sicherungselement in der Verriegelungssicherung befindet.
Das Sicherungselement kann in der Art eines Riegels in die Aufnahme des Betätigungselements eingeschoben werden und hierdurch eine Bewegung des Betätigungselements ausgehend von der Verriegelungsposition zurück in die Grundposition verhindern.
Vorzugsweise blockiert die Verschlusszunge das Betätigungselement in einem Freiheitsgrad, insbesondere im Wesentlichen orthogonal zu der Bewegungsrichtung des Betätigungselements.
In vorteilhafter Weise kann die Verschlusszunge ohne jegliche Verriegelungsmechanismen oder Rasthaken bzw. Rastnasen ausgebildet sein, insbesondere da eine Verrastung des Sicherungselements in der Sicherungsposition durch die wenigstens eine Rastnase in Kombination mit beispielsweise dem wenigstens einen dritten Anschlag erfolgen kann.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass zur Führung des Sicherungselements in der Verriegelungssicherung eine Schienenführung vorgesehen ist, vorzugsweise derart, dass das Sicherungselement zwei Führungsstege aufweist, die in korrespondierenden Führungsnuten der Verriegelungssicherung geführt sind.
Durch die Verwendung einer Schienenführung kann insbesondere ein komfortables Verschieben des Sicherungselements und definiertes „Einfädeln“ der Verschlusszunge in die Aufnahme des Betätigungselements erfolgen.
In einer Weiterbildung der Erfindung können insbesondere zwei Rastnasen und zwei erste Anschläge für die zwei Rastnasen sowie zwei Freigabekörper zur Verschiebung der Rastnasen vorgesehen sein.
In analoger Weise können zwei zweite Anschläge und/oder zwei dritte Anschläge für die zwei Rastnasen vorgesehen sein.
Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl Rastnasen, Anschläge und Freigabekörper vorgesehen sein, die auch nicht unbedingt übereinstimmen muss. Beispielsweise kann auch lediglich eine Rastnase, ein erster Anschlag sowie ein Freigabekörper vorgesehen sein. Auch mehr als zwei Rastnasen, Anschläge und/oder Freigabekörper können vorgesehen sein, beispielsweise drei, vier oder mehr.
Die Verwendung von zwei Rastnasen, zwei ersten Anschlägen und zwei Freigabekörpern hat sich allerdings als besonders geeignet herausgestellt, um in einfacher Weise eine robuste Verriegelungssicherung bereitzustellen.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass sich die Verschlusszunge zwischen den zwei Rastnasen erstreckt.
Insbesondere eine symmetrische Gestaltung des Sicherungselements kann von Vorteil sein, um eine komfortable Montage des Steckverbinders zu gewährleisten und insbesondere ein Verkeilen des Sicherungselements in der Verriegelungssicherung während des Einschiebens oder Verschiebens des Sicherungselements von dessen Ausgangsposition in die Sicherungsposition zu vermeiden. Es sind aber auch andere Geometrien im Rahmen der Erfindung möglich, insbesondere auch die Verwendung einer einzigen Rastnase, die zwischen zwei Verschlusszungen ausgebildet ist etc.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass das Betätigungselement als Betätigungshebel ausgebildet ist und vorzugsweise mit wenigstens einer, vorzugsweise zwei Führungsnasen des elektrischen Gegensteckverbinders eine Kulissenführung ausbildet.
Insbesondere die Verwendung eines Betätigungshebels hat sich als geeignet herausgestellt. Der Betätigungshebel kann beispielsweise seitlich an dem Steckverbinder angeordnet sein, vorzugsweise beidseitig, und um einen definierten Winkelbereich während der Betätigung von der Grundposition in die Verriegelungsposition schwenkbar sein, beispielsweise um einen Winkelbereich von bis zu 180 Grad, vorzugsweise um einen Winkelbereich von ca. 90 Grad.
Es kann aber auch ein Betätigungsschieber vorgesehen sein.
Durch das Schließen des Betätigungshebels bzw. durch Betätigung des Betätigungshebels von der Grundposition in die Verriegelungsposition kann über einen geringen Kraftaufwand eine Verriegelung der Steckverbindung bewirkt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement in der Verriegelungsposition an einem Gehäuseteil des Steckverbinders anliegt.
Grundsätzlich können auch mehrere Betätigungselemente und/oder mehrere Führungsmittel vorgesehen sein.
Das Betätigungselement kann Ausnehmungen aufweisen, in denen das Führungsmittel (zum Beispiel die Führungsnase) des Gegensteckverbinders aufgenommen werden kann. Insbesondere kann der Betätigungshebel oder der Betätigungsschieber als Kulisse einer Kulissenführung ausgebildet sein, in der wenigstens ein Kulissenstein des Gegensteckverbinders zwangsgeführt ist.
Vorzugsweise weist der Gegensteckverbinder zwei Kulissensteine oder Führungsnase auf, die seitlich, insbesondere orthogonal zur Steckrichtung aus dem Gegensteckverbinder herausragen.
Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Steckverbindung, umfassend einen elektrischen Steckverbinder gemäß den vorstehenden Ausführungen sowie einen mit dem elektrischen Steckverbinder korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder, wobei der elektrische Gegensteckverbinder wenigstens ein Führungsmittel aufweist, das mit einem zwischen einer Grundposition und einer Verriegelungsposition beweglichen Betätigungselement des elektrischen Steckverbinders derart zusammenwirkt, dass die Steckverbindung ausgehend von einer Vorraststellung eine Verriegelungsstellung einnimmt, wenn das Betätigungselement von der Grundposition in die Verriegelungsposition bewegt wird.
Die elektrische Steckverbindung ist insbesondere für die Leistungselektronik im Kraftfahrzeugbereich vorgesehen. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Steckverbindung innerhalb der gesamten Elektrotechnik bzw. im gesamten Elektronikbereich vorteilhaft eingesetzt werden.
Bei der Vorraststellung handelt es sich vorzugsweise um eine Initialposition, ausgehend von der sich das Betätigungselement zur Verbindung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder von einem Benutzer/Monteur oder einer Montagevorrichtung betätigen lässt.
Es kann vorgesehen sein, dass der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder in der Vorraststellung bereits mechanisch miteinander verbunden sind, beispielsweise unverlierbar miteinander verbunden sind und/oder sich in einem Zustand befinden, in dem die elektrische Steckverbindung transportsicher ausgeliefert werden kann.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der elektrische Steckverbinder eine Verzahnung aufweist und der elektrische Gegensteckverbinder eine mit der Verzahnung des elektrischen Steckverbinders korrespondierende Gegenverzahnung aufweist, wobei die Verzahnung und die Gegenverzahnung in der Verriegelungsstellung der Steckverbindung miteinander in Eingriff stehen.
Im Verlauf der Betätigung des Betätigungselements von der Grundposition in die Verriegelungsposition greift die Verzahnung somit in die korrespondierende Gegenverzahnung ein. Die Zähne der Verzahnungen werden somit in Steckrichtung axial ineinander geschoben, während das Betätigungselement betätigt wird.
Die Verzahnung bewirkt eine Verbesserung bzw. Optimierung bezüglich Vibrationsbelastungen der Steckverbindung. Die Verzahnung kann in radialer Richtung sowie in Kabelabgangsrichtung mechanische Kräfte aufnehmen und dadurch den Steckverbinder relativ zu dem Gegensteckverbinder stillhalten.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Gegensteckverbinder als Gerätesteckverbinder oder Stiftwanne ausgebildet ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem elektrischen Gegensteckverbinder um eine elektrische Stiftwanne. Elektrische Stiftwannen sind unter anderem im Kraftfahrzeugbereich bekannt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass der Steckverbinder als Kupplung oder Stecker ausgebildet ist.
Auf die Art des Steckverbinders bzw. Gegensteckverbinders kommt es erfindungsgemäß allerdings nicht an. Grundsätzlich können beliebige Arten von Steckverbindern und Gegensteckverbindern vorgesehen sein, die miteinander verbindbar sind.
Die Ausbildung einer Verzahnung eines Kupplers zur Verbindung mit einer Gegenverzahnung einer Stiftwanne kann sich insbesondere zur Ausbildung einer Steckverbindung im Hochvolt-Bereich eignen. Besonders bevorzugt kann die elektrische Steckverbindung als zweipolige Flachkontaktsteckverbindung ausgebildet sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Gegensteckverbinder einen Steckverbinderkörper zur Aufnahme einer Kontakteinrichtung und eine Abschirmung aufweist, wobei der Steckverbinderkörper zum Einsetzen in einer Öffnung eines Gehäuseteils eines Gehäuses einer Elektronikeinheit ausgebildet ist. Der Steckverbinderkörper kann mehrteilig ausgebildet sein und wenigstens einen inneren Steckverbinderkörper und einen äußeren Steckverbinderkörper aufweisen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuseteils positioniert sind, wobei der innere Steckverbinderkörper unabhängig von dem Gehäuseteil im Gehäuse der Elektronikeinheit festlegbar ist und wobei Befestigungsmittel vorgesehen sind, um die Steckverbinderkörper derart miteinander zu verbinden, dass das Gehäuseteil zwischen den Steckverbinderkörpern festgelegt ist.
Es kann also vorgesehen sein, dass der innere Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders zusätzlich zu einer Befestigung an dem Gehäuseteil noch an wenigstens einem weiteren Abschnitt des Gehäuses festgelegt ist.
Durch die beschriebene Weiterbildung lässt sich der Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders einfach und zuverlässig mit dem Gehäuseteil des Gehäuses der Elektronikeinheit verbinden. Es wird somit in einfacher Weise eine definierte Positionierung des elektrischen Steckverbinderkörpers erreicht, derart dass der elektrische Steckverbinder zuverlässig und sicher mit dem elektrischen Gegensteckverbinder verbunden werden kann.
Bei der Elektronikeinheit kann es sich vorzugsweise um eine Hochvoltelektronikeinheit, insbesondere eine Hochspannungsbatterie, handeln.
Die Befestigung des inneren Steckverbinderkörpers des Gegensteckverbinders in dem Gehäuse kann in beliebiger Art und Weise, vorzugsweise durch eine Verschraubung bzw. durch entsprechende Anschraubpunkte, erfolgen.
Von Vorteil kann es sein, wenn der innere Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders zunächst in dem Gehäuse der Elektronikeinheit festgelegt und dann das Gehäuseteil, welches vorzugsweise als Deckel ausgebildet ist, aufgesetzt wird.
Der innere Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders und das mit der Öffnung versehene Gehäuseteil können dabei derart zueinander positioniert sein, dass das Gehäuseteil, insbesondere in einer Ausführung als Deckel, in geeigneter Weise auf das Gehäuse aufgesetzt werden kann, so dass der innere Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders von einem Innenraum des Gehäuses durch die Öffnung des Gehäuseteils nach außen übersteht. Anschließend kann der äußere Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders auf die Außenseite des Gehäuseteils derart aufgesetzt werden, so dass der innere Steckverbinderkörper mit Hilfe der Befestigungsmittel mit dem äußeren Steckverbinderkörper verbindbar ist, wodurch das Gehäuseteil, welches sich zwischen den beiden Steckverbinderkörpern befindet, mit festgelegt wird.
Vorzugsweise sind die Befestigungsmittel lösbar ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Befestigungsmittel von dem äußeren Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders separat ausgebildet. Bei dem äußeren Steckverbinderkörper selbst handelt es sich somit nicht um ein Befestigungsmittel, insbesondere nicht um eine Überwurfmutter.
Es kann vorgesehen sein, dass die Befestigungsmittel als Schraubverbindungen ausgebildet sind.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement des Steckverbinders in der Grundposition in der Vorraststellung der Steckverbindung mit dem Führungsmittel des Gegensteckverbinders in Eingriff steht.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Betätigungshebel des Steckverbinders zwei Seitenschenkel aufweist, die seitlich an dem Steckverbinder angeordnet und entlang des Rückens des Steckverbinders über einen Steg verbunden sind. Die Seitenschenkel des Betätigungshebels können seitliche Ausnehmungen aufweisen, die in der Vorraststellung der Steckverbindung zwei beidseitig aus dem äußeren Steckverbinderkörper herausragende Führungsnasen aufnehmen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verzahnung und/oder die Gegenverzahnung um eine Mittelachse des jeweiligen Steckverbinders herum angeordnet sind.
Eine derartige Anordnung eignet sich besonders, um radiale Kräfte mittels der Verzahnung bzw. Gegenverzahnung aufzunehmen.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Verzahnung und/oder Gegenverzahnung teilringförmig oder ringförmig um die Mittelachse des jeweiligen Steckverbinders angeordnet ist.
Als besonders geeignet hat sich eine teilringförmige Verzahnung bzw. Gegenverzahnung herausgestellt, da dann durch vergleichsweise geringen Aufwand, beispielsweise Material- und Fertigungsaufwand, eine ausreichend vibrationssichere Verzahnung bereitgestellt werden kann.
Im Falle der teilringförmigen Verzahnung kann die Verzahnung und die Gegenverzahnung jeweils zumindest entlang eines Umfangsabschnitts von 10 Grad, vorzugsweise von 30 Grad, besonders bevorzugt von 60 Grad und ganz besonders bevorzugt von 120 Grad, beispielsweise auch 150 Grad, 180 Grad, 210 Grad, 240 Grad, 270 Grad, 300 Grad, 330 Grad bis hin zu 360 Grad, ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verzahnung und die Gegenverzahnung, wenn diese miteinander in Eingriff stehen, formschlüssig und/oder kraftschlüssig in Eingriff stehen, vorzugsweise elastisch ineinander verpresst sind.
Insbesondere ein elastisches Verpressen beim Zusammenstecken der Steckverbindung durch Betätigung des Betätigungselements hat sich als besonders geeignet herausgestellt, um eine hohe Vibrationssicherheit der gesteckten Steckverbindung bereitzustellen. Dadurch, dass zum Verbinden der Steckverbindung ein Betätigungselement verwendet wird, kann von einem Benutzer oder von einer Montagevorrichtung eine ausreichend hohe Kraft, beispielsweise unter Ausnutzung eines physikalischen Hebelarms, zum Verpressen der Verzahnungen eingebracht werden.
In einer Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass sich die Zähne der Verzahnung und/oder der Gegenverzahnung nach außen verjüngen, wobei die Zähne der Verzahnung und die Zähne der Gegenverzahnung vorzugsweise eine voneinander abweichende Steigung aufweisen.
Insbesondere wenn die Zähne der Verzahnung und die Zähne der Gegenverzahnung voneinander abweichende Steigungen aufweisen, lässt sich die Verzahnung in der Verriegelungsstellung der Steckverbindung besonders gut verpressen, bei gleichzeitig einfachem „Einfädeln“ der Zähne ineinander. Die Steckverbindung kann in diesem Fall nahezu unabhängig von den Fertigungstoleranzen eine hohe Vibrationssicherheit und Haltekraft aufweisen.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Abschirmung des Gegensteckverbinders einen zylindrischen Abschnitt und mehrere sich an den zylindrischen Abschnitt anschließende Abschirmungslaschen aufweist.
Die Abschirmungslaschen des Gegensteckverbinders können radial vorstehende Kontaktpunkte aufweisen, die derart positioniert sind, dass die Kontaktpunkte das Gehäuseteil im Bereich der Öffnung kontaktieren.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Abschirmung des Gegensteckverbinders mit dem inneren Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders verbunden ist.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Kontakteinrichtung des Gegensteckverbinders im inneren Steckverbinderkörper aufgenommen, vorzugsweise mit dem inneren Steckverbinderkörper formschlüssig verbunden und insbesondere verclipst ist.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Kontakteinrichtung des Gegensteckverbinders wenigstens eine, vorzugsweise zwei, vier oder mehr Innenleiterteile aufweist, die vorzugsweise als Pinkontakte und/oder Stiftkontakte ausgebildet sind. Der Steckverbinder kann hierzu korrespondieren ausgebildet sein.
Die Steckverbindung kann sich in besonderer Weise zur Übertragung von elektrischem Strom, z. B. zum Aufladen einer Batterie eignen. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Innenleiterteile des Steckverbinders und Gegensteckverbinders zur Stromversorgung dienen. Es kann vorgesehen sein, dass bei einer Ausgestaltung mit zwei Innenleiterteilen ein Innenleiterteil an dem elektrischen Minuspol bzw. der Masse und das andere Innenleiterteil an einem elektrischen Pluspol der Speisespannung anliegt. Bei einer Ausgestaltung mit vier Innenleiterteilen kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Innenleiterteile jeweils paarweise derart positioniert sind, dass ein Paar von Innenleiterteilen mit dem elektrischen Minuspol und ein Paar von Innenleiterteilen mit dem elektrischen Pluspol der Speisespannung verbunden sind derart, dass jeweils ein Innenleiterteil eines korrespondierenden Gegensteckverbinders jeweils zwischen ein Paar von Innenleiterteilen des elektrischen Steckverbinders eingeschoben werden kann. Dadurch kann sich eine besonders zuverlässige Übertragung der Ströme ergeben.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders eine Positionierungseinrichtung aufweisen derart, dass die Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders nur in einer definierten Orientierung miteinander verbindbar sind.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Steckverbinder mit dem Gegensteckverbinder eine Codiereinrichtung ausbildet derart, dass der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder nur in einer definierten Orientierung miteinander verbindbar sind.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Gegensteckverbinder eine teilringförmig ausgebildete Führung aufweist, die ausgebildet ist, um eine Verbindung des Gegensteckverbinders mit dem Steckverbinder zu ermöglichen. Vorzugsweise kann der Steckverbinder einen 45 Grad-Abgang bis 135 Grad-Abgang, besonders bevorzugt einen 90 Grad-Abgang aufweisen.
Insbesondere bei Steckverbindungen, die in der Leistungselektronik im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt werden, ist eine zuverlässige und robuste Kontaktierung des elektrischen Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder besonders bedeutsam. Die Ausbildung einer Führung, insbesondere eines Führungsrings an dem elektrischen Gegensteckverbinder hat sich als besonders geeignet herausgestellt, um den elektrischen Steckverbinder zuverlässig anzubinden.
Die Führung kann vorzugsweise am äußeren Steckverbinderkörper des Gegensteckverbinders ausgebildet sein. Insofern der Steckverbinder einen Abgang aufweist, der parallel zur Längsachse des elektrischen Gegensteckverbinders verläuft bzw. der in Steckrichtung verläuft, kann der elektrische Gegensteckverbinder auch eine geschlossene, ringförmig ausgebildete Führung aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Gegenverzahnung des Gegensteckverbinders teilringförmig und bezüglich einer Mittelachse des Gegensteckverbinders der teilringförmigen Führung gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Gegenverzahnung vorzugsweise in Richtung des Abgangs des Steckverbinders ausgerichtet ist, wenn die Steckverbindung geschlossen ist.
Hierdurch kann sich eine besonders stabile und vibrationssichere Steckverbindung ergeben.
Die Erfindung betrifft auch einen Gegensteckverbinder, insbesondere einen Gerätestecker oder eine elektrische Stiftwanne für die Leistungselektronik im Kraftfahrzeugbereich, zur Verwendung in einer elektrischen Steckverbindung gemäß den vorstehenden Ausführungen.
Es sei darauf hingewiesen, dass Merkmale betreffend den Gegensteckverbinder gleichfalls vorteilhaft für den Steckverbinder umsetzbar sein können - und umgekehrt. Dies betrifft insbesondere einen zweiteiligen bzw. mehrteiligen Aufbau, die Abschirmung, die Kontakteinrichtung, die Verzahnung/Gegenverzahnung, die Verriegelungssicherung sowie die Ausbildung des Gehäuseteils und des bzw. der Steckverbinderkörper.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Hochvoltsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Steckverbindung gemäß den vorstehenden Ausführungen, sowie ein Gehäuse einer Hochvoltelektronikeinheit, insbesondere eine Hochspannungsbatterie, mit einem Gehäuseteil, an dem ein Gegensteckverbinder zur Verbindung mit dem Steckverbinder festlegbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung einen Hochvoltleitungssatz, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder gemäß den vorstehenden Ausführungen und ein konfektioniertes Kabel mit einem korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder.
Erfindungsgemäß kann die elektrische Steckverbindung vorteilhaft zur Übertragung hoher Datenmengen, beispielsweise von verschiedenen optischen Kameras, Sensoren oder Navigationsquellen in Echtzeit verwendbar sein. Mögliche Anwendungsgebiete sind insbesondere autonomes Fahren, Fahrerassistenzsysteme, Navigation, Infotainment, Internet und mobile Kommunikation. Ganz besonders eignet sich die Erfindung allerdings zur Verwendung in der Hochvolttechnologie und insbesondere zur Übertragung von Motor- und/oder Ladeleistung für hybride und elektrische Motoren. Die Erfindung kann sich zur Verwendung mit Spannungen von bis zu 1.000 Volt bei kontinuierlichen Strömen von bis zu 450 Ampere oder mehr eignen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Verriegeln einer aus einem Steckverbinder und einem Gegensteckverbinder bestehenden elektrischen Steckverbindung, wonach die Steckverbindung ausgehend von einer Vorraststellung in eine Verriegelungsstellung gebracht wird, indem ein Betätigungselement des Steckverbinders von einer Grundposition in eine Verriegelungsposition bewegt wird, wobei das Betätigungselement des Steckverbinders mit einem Führungsmittel des Gegensteckverbinders entsprechend zusammenwirkt. Es ist vorgesehen, dass wenigstens ein Freigabekörper des Betätigungselements in eine Ausnehmung einer Verriegelungssicherung des Steckverbinders eindringt und wenigstens eine Rastnase eines Sicherungselements relativ zu wenigstens einem ersten Anschlag der Verriegelungssicherung verschiebt, um den Verschiebeweg des Sicherungselements ausgehend von einer Ausgangsposition in eine Sicherungsposition freizugeben, wenn sich das Betätigungselement in der Verriegelungsposition befindet. Nach dessen Freigabe wird das Sicherungselement von der Ausgangsposition in die Sicherungsposition bewegt und derart in Eingriff mit dem Betätigungselement gebracht, dass das Betätigungselement in der Verriegelungsposition blockiert wird.
Beim Schließen des Betätigungselements, insbesondere eines Betätigungshebels, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass dieser über einen Betätigungskragen in die Ausnehmung der Verriegelungssicherung des Steckverbindergehäuses eindringt. Der Betätigungskragen kann dann gegen die wenigstens eine Rastnase des Sicherungselements drücken, um das zu diesem Zeitpunkt noch blockierte Sicherungselement freizugeben, sobald sich der Betätigungshebel in der Verriegelungsposition befindet. Das Sicherungselement ist somit in der Verriegelungsposition des Betätigungselements freigegeben und kann nach vorne in Richtung des Betätigungselements geschoben werden. Dabei vermag das Sicherungselement in eine vorgesehene Ausnehmung bzw. Öffnung des Betätigungshebels einzudringen und kann somit ein erneutes Öffnen des Betätigungshebels verhindern.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich die elektrische Steckverbindung besonders einfach schließen und verriegeln. Ferner ergibt sich eine robuste, insbesondere vibrationssichere, dichte und zuverlässige Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder.
Es kann sich hinsichtlich des Verriegelungsvorgangs der Steckverbindung insbesondere der folgende Ablauf ergeben:

- zunächst kann das Sicherungselement in der Ausgangsposition festgelegt sein, wonach
- das Betätigungselement das Sicherungselement freigibt, wonach
- das Sicherungselement in die Sicherungsposition verschoben wird und dabei das Betätigungselement durch die Verschlusszunge verriegelt, wonach vorzugsweise
- die wenigstens eine Rastnase, besonders bevorzugt zwei Rastnasen, in der Sicherungsposition des Sicherungselements hinter dem wenigstens einen dritten Anschlag einhaken derart, dass das Sicherungselement zumindest nicht ohne definierten Kraftaufwand in die Ausgangsposition zurück geschoben werden kann.

Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Steckverbinder beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für die Steckverbindung, den Gegensteckverbinder, das Hochvoltsystem, den Hochvoltleitungssatz und das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder genannt wurden, auch auf die Steckverbindung, den Gegensteckverbinder, das Hochvoltsystem, den Hochvoltleitungssatz und das erfindungsgemäße Verfahren bezogen verstanden werden - und umgekehrt.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen dabei bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Die Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind aber auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen schematisch:

1 eine elektrische Steckverbindung, umfassend einen Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder in einer perspektivischer Darstellung;
2 eine Ausführungsform des elektrischen Gegensteckverbinders in einer Explosionsdarstellung, mit einem inneren Steckverbinderkörper, einem Gehäuseteil und einem äußeren Steckverbinderkörper;
3 eine Ausführungsform eines dem Gegensteckverbinder der 2 korrespondierenden elektrischen Steckverbinders in einer perspektivischer Darstellung;
4 einen perspektivischen Ausschnitt einer Verzahnung des Steckverbinders, die mit einer Gegenverzahnung des Gegensteckverbinders verpresst ist;
5 den Steckverbinder der 3 und den Gegensteckverbinder der 2 in einer perspektivischen Darstellung in einer Vorraststellung;
6 den Steckverbinder der 3 und den Gegensteckverbinder der 2 in einer perspektivischen Darstellung in einer Verriegelungsstellung;
7 eine prinzipmäßige Darstellung eines Hochvoltsystemgehäuses einer Hochvoltelektronikeinheit, insbesondere einer Hochspannungsbatterie und einem Hochvoltleitungssatz, aufweisend einen elektrischen Gegensteckverbinder und ein konfektioniertes Kabel mit einem korrespondierenden Steckverbinder;
8 den Steckverbinder der 3 mit dem Betätigungselement und der Verriegelungssicherung in einer weiteren perspektivischen Ansicht;
9 den Steckverbinder der 3 in einer weiteren perspektivischen Ansicht mit ausgeblendetem Betätigungshebel;
10 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts X der 9;
11 eine perspektivische Einzeldarstellung eines Betätigungshebels eines erfindungsgemäßen Steckverbinders;
12 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts XII der 11;
13 eine perspektivische Einzeldarstellung eines Sicherungselement eines erfindungsgemäßen Steckverbinders in einer ersten Ansicht;
14 das Sicherungselement der 13 in einer zweiten Ansicht;
15 das Sicherungselement der 13 in einer dritten Ansicht;
16 einen perspektivischen Teilschnitt eines elektrischen Steckverbinders mit einem in Ausgangsposition eingesetzten Sicherungselement innerhalb der Verriegelungssicherung bei einer noch nicht verriegelten Steckverbindung;
17 einen perspektivischen Teilschnitt eines elektrischen Steckverbinders mit einem in Ausgangsposition eingesetzten Sicherungselement innerhalb der Verriegelungssicherung bei verriegelter Steckverbindung;
18 einen perspektivischen Teilschnitt eines elektrischen Steckverbinders mit einem Sicherungselement in Sicherungsposition; und
19 einen weiteren Teilschnitt eines elektrischen Steckverbinders mit einem Sicherungselement in Sicherungsposition zur Darstellung einer Verschlusszunge des Sicherungselements, die zur Blockierung des Betätigungshebels in eine korrespondierende Aufnahme des Betätigungselements aufgenommenen ist.

1 zeigt vereinfacht eine Ausführungsform der elektrischen Steckverbindung 1, umfassend einen Steckverbinder 2 und einen mit dem Steckverbinder 2 verbindbaren Gegensteckverbinder 3. Der Steckverbinder 2 ist im Ausführungsbeispiel als Kupplung und der Gegensteckverbinder 3 als Stiftwanne ausgebildet. Auf die Art des Steckverbinders 2 bzw. des Gegensteckverbinders 3 kommt es im Rahmen der Erfindung allerdings nicht an.
In 1 ist zur besseren Darstellung ein Zustand der Steckverbindung 1 gezeigt, in dem Steckverbinder 2 und Gegensteckverbinder 3 mechanisch nicht verbunden sind und sich noch nicht in der Vorraststellung befinden.
Der Steckverbinder 2 weist ein zwischen einer Grundposition P₀ und einer Verriegelungsposition P₁ bewegliches Betätigungselement 4 auf, das im Ausführungsbeispiel als Betätigungshebel 4 ausgebildet ist. Der Betätigungshebel 4 weist im Ausführungsbeispiel zwei Seitenschenkel 4.1 auf, die über einen Steg 4.2 (vgl. 1, 8 und 11) miteinander verbunden sind. Grundsätzlich kann das Betätigungselement aber auch hiervon abweichend ausgebildet sein, beispielsweise als Betätigungsschieber.
Der Betätigungshebel 4 befindet sich in dem unverbundenen Zustand der Steckverbindung 1 der 1 platzsparend in der Verriegelungsposition P₁ und liegt an dem Steckverbindergehäuse 5 des Steckverbinders 2 an. Bevor die Steckverbindung 1 mechanisch verbunden wird, ist es somit erforderlich, den Betätigungshebel 4 zunächst in die Grundposition P₀ zu verbringen.
Das Betätigungselement bzw. der Betätigungshebel 4 ist ausgebildet, um mit einem Führungsmittel 6 des Gegensteckverbinders 3 derart zusammenzuwirken, dass die Steckverbindung 1 ausgehend von einer Vorraststellung (vgl. 5) eine Verriegelungsstellung (vgl. 6) einnimmt, wenn das Betätigungselement bzw. der Betätigungshebel 4 von der Grundposition P₀ in die Verriegelungsposition P₁ bewegt wird. Im Ausführungsbeispiel ist das Führungsmittel 6 als zwei Führungsnasen 6 ausgebildet, die seitlich von dem Gegensteckverbinder 3 abstehen. Zur Aufnahme der Führungsnasen 6 weisen die Seitenschenkel 4.1 des Betätigungshebels 4 jeweils seitliche Ausnehmungen 7 auf. Die Führungsnasen 6 bilden im Ausführungsbeispiel die Kulissensteine einer zusammen mit dem Betätigungshebel 4 resultierenden Kulissenführung aus.
Der Steckverbinder 2 weist eine Verzahnung 9 auf und der Gegensteckverbinder 3 eine mit der Verzahnung 9 des Steckverbinders 2 korrespondierende Gegenverzahnung 8. Die Verzahnung 9 und die Gegenverzahnung 8 stehen in der Verriegelungsstellung (vgl. 6) der Steckverbindung 1 miteinander in Eingriff.
Die Verzahnung 9 und die Gegenverzahnung 8 sind jeweils um eine Mittelachse A, B des entsprechenden Steckverbinders 2, 3 herum angeordnet. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Verzahnung 9 und die Gegenverzahnung 8 jeweils nur teilringförmig um die Mittelachse A, B des jeweiligen Steckverbinders 2, 3 herum anzuordnen, da hierdurch der Aufbau der elektrischen Steckverbindung 1 vereinfacht werden kann, wobei dennoch eine hohe Vibrationssicherheit gewährleistet sein kann. Natürlich ist aber auch eine vollständig ringförmige bzw. geschlossene Anordnung der Verzahnung 9 und/oder der Gegenverzahnung 8 möglich.
Im Ausführungsbeispiel ist ferner eine teilringförmig ausgebildete Führung 10 des Gegensteckverbinders 3 vorgesehen, die ausgebildet ist, um eine Verbindung des Gegensteckverbinders 3 mit dem Steckverbinder 2, der im Ausführungsbeispiel einen 90 Grad-Abgang aufweist, zu ermöglichen. Vorliegend ist die Gegenverzahnung 8 des Gegensteckverbinders 3 der teilringförmigen Führung 10 bezüglich der Mittelachse A des Gegensteckverbinders 3 gegenüberliegend angeordnet und weist in Richtung des Abgangs des Steckverbinders 2, wenn die Steckverbindung 1 geschlossen ist.
2 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Gegensteckverbinders 3 in der Ausbildung als Stiftwanne in detaillierterer Darstellung. Der Gegensteckverbinder 3 der 2 eignet sich insbesondere zur Verbindung mit dem in 3 dargestellten weiteren Steckverbinder 2, dessen Merkmale im Wesentlichen denen des Steckverbinders 2 der 1 entsprechen, weshalb auf eine erneute Beschreibung derselben verzichtet wird.
Der elektrische Steckverbinder 2 und der elektrische Gegensteckverbinder 3 eignen sich insbesondere zur Verwendung für die Leistungselektronik im Kraftfahrzeug- oder Elektronikbereich.
Die elektrische Steckverbindung 1 ist im Ausführungsbeispiel als Steckverbindung 1 für den Hochvoltbereich, vorzugsweise als Bestandteil eines Hochvoltleitungssatzes und dieser wiederum vorzugsweise als Bestandteil eines Hochvoltsystems, ausgebildet. Das Ausführungsbeispiel ist hierauf jedoch nicht beschränkt zu verstehen.
Der elektrische Gegensteckverbinder 3 weist einen mehrteiligen Steckverbinderkörper auf, der sich im Ausführungsbeispiel aus einem inneren Steckverbinderkörper 11 und einem äußeren Steckverbinderkörper 12 zusammensetzt. Der innere Steckverbinderkörper 11 ist in den 1, 5 und 6 nicht dargestellt.
Wie aus 2 ersichtlich ist, nimmt der innere Steckverbinderkörper 11 eine Kontakteinrichtung 13 auf. Die Kontakteinrichtung 13 kann in beliebiger Weise mit dem inneren Steckverbinderkörper 11 verbunden sein. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kontakteinrichtung 13 in den inneren Steckverbinderkörper 11 eingesteckt und dort vorzugsweise formschlüssig, insbesondere eingehakt bzw. eingeclipst ist.
Im Ausführungsbeispiel sind Stromanschlüsse 14 in der Art von Anschlussfahnen vorgesehen, um eine Kontaktierung der Kontakteinrichtung 13, beispielsweise mit einer nachfolgend noch beschriebenen Elektronikeinheit 15 (vgl. 7) vornehmen zu können.
Die Stromanschlüsse 14 sind im Ausführungsbeispiel mit Innenleiterteilen 16 verbunden, die ausgebildet sind, um elektrischen Strom an entsprechend korrespondierend ausgebildete Innenleiterteile 17 (vgl. 1) des Steckverbinders 2 zu übertragen.
Es kann eine beliebige Anzahl Innenleiterteile 16, 17 und beliebige Geometrien der Innenleiterteile 16, 17 vorgesehen sein.
Die Kontakteinrichtung 13 kann ausgebildet sein, um elektrische Ströme und/oder Daten mit beliebigen Frequenzen und/oder Datenraten zu übertragen. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kontakteinrichtung 13 für den Hochspannungsbereich zur Verwendung mit hohen Spannungen, insbesondere 220 Volt und größer, vorzugsweise 400 bis 1000 Volt, verwendbar ist.
Im Ausführungsbeispiel weist die Kontakteinrichtung 13 einen kreisförmigen Außenumfang auf. Die Form der Kontakteinrichtung 13 kann jedoch beliebig ausgebildet sein, beispielsweise auch quadratisch oder rechteckig. Ein kreisförmiger Außenumfang, insbesondere auch ein konzentrischer bzw. symmetrischer Aufbau der Kontakteinrichtung 13 hat sich jedoch als geeignet herausgestellt.
Die Innenleiterteile 16 der Kontakteinrichtung 13 können (wie in 2 dargestellt) plattenförmig oder auch als Pin- und/oder Stiftkontakte ausgebildet sein (wie in 1 dargestellt). Auch andere Ausgestaltungen sind im Rahmen der Erfindung möglich.
Der innere Steckverbinderkörper 11 weist eine elektromagnetische Abschirmung 18 auf. Insbesondere durch Wechselströme und/oder Schaltvorgänge einer Gleichspannung können elektromagnetische Störsignale generiert werden, die die Elektronik, z. B. in einem Kraftfahrzeug, insbesondere die dortigen elektronischen Steuerungen, wie z. B. eine Motorsteuerung, stören können. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine besonders geeignete Ausführung der Abschirmung 18. Die Abschirmung 18 weist einen zylindrischen Abschnitt 19 und mehrere sich an den zylindrischen Abschnitt 19 anschließende Abschirmungslaschen 20 auf. Der Steckverbinder 2 ist vorzugsweise derart gestaltet, dass dieser ebenfalls über eine Abschirmung (nicht dargestellt) verfügt, welche die Abschirmungslaschen 20 wenigstens teilweise radial kontaktiert. Die Abschirmungslaschen 20 sind vorzugsweise federnd ausgebildet, um eine gute Verbindung mit der Abschirmung des Steckverbinders 2 herzustellen.
Die Abschirmung 18 ist im Ausführungsbeispiel mit dem inneren Steckverbinderkörper 11 verbunden. Der innere Steckverbinderkörper 11 und die Abschirmung 18 werden gemeinsam in eine Öffnung 21 eines Gehäuseteils 22 eines Gehäuses 23 eingesteckt.
Das Gehäuse 23 kann eine Elektronikeinheit 15 aufnehmen (vgl. 7). Die Elektronikeinheit 15 ist im Ausführungsbeispiel vorzugsweise als Hochvoltelektronikeinheit, insbesondere als Hochspannungsbatterie 15 ausgebildet.
Eine besonders vorteilhafte Verbindung des inneren Steckverbinderkörpers 11 mit dem Gehäuse 23 bzw. dem Gehäuseteil 22 ergibt sich dadurch, dass der innere Steckverbinderkörper 11 zunächst in dem Gehäuse 23 festgelegt wird. Die Festlegung kann in beliebiger Art und Weise erfolgen. Im Ausführungsbeispiel ist in 7 prinzipmäßig dargestellt, dass der innere Steckverbinderkörper 11 an Anschraubpunkten 24 festgelegt ist. Der innere Steckverbinderkörper 11 kann hierzu entsprechend ausgestaltet sein (nicht näher dargestellt). Von Vorteil ist es, wenn der innere Steckverbinderkörper 11 zunächst in dem Gehäuse 23 festgelegt wird und anschließend das mit der Öffnung 21 versehene Gehäuseteil 22 aufgesetzt bzw. der innere Steckverbinderkörper 11 in die Öffnung 21 eingesteckt wird. Der innere Steckverbinderkörper 11 wird hierzu an einer entsprechend geeigneten Position in dem Gehäuse 235 festgelegt, so dass die Öffnung 21 und die in den inneren Steckverbinderkörper 11 eingesetzte Kontakteinrichtung 13 miteinander konzentrisch fluchten, so dass die Kontakteinrichtung 13 die Öffnung 21 von einem Innenraum des Gehäuses 23 nach außen durchdringen kann.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil 22 als Deckel des Gehäuses 23 ausgebildet ist.
Wenn der innere Steckverbinderkörper 11 durch die Öffnung 21 durchgesteckt ist, wird anschließend an einer Außenseite des Gehäuseteils 22 der äußere Steckverbinderkörper 12 angesetzt. Dies ist in der Explosionsdarstellung der 2 dargestellt. Die Festlegung des äußeren Steckverbinderkörpers 12 und des inneren Steckverbinderkörper 11 erfolgt mit Hilfe von Befestigungsmitteln 25 derart, dass auch das Gehäuseteil 22 zwischen den Steckverbinderkörpern 11, 12 festgelegt ist. Im Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsmittel als Schraubverbindungen, insbesondere als Gewindeschrauben 25 ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass der innere Steckverbinderkörper 11 wenigstens zwei, im Ausführungsbeispiel vier, symmetrisch um eine Mittelachse A des Gegensteckverbinders 3 angeordnete Buchsen 26 aufweist. Die Buchsen sind im Ausführungsbeispiel als Gewindebuchsen 26 ausgebildet. Der äußere Steckverbinderkörper 12 weist korrespondierend wenigstens zwei, im Ausführungsbeispiel vier symmetrisch um die Mittelachse A des Gegensteckverbinders 3 angeordnete Durchgangsbohrungen 27 auf.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil 22 Bohrungen 28 aufweist, die mit den Gewindebuchsen 26 bzw. den Durchgangsbohrungen 27 fluchten.
Im Ausführungsbeispiel sind ferner Dichtungen, die als O-Ringe 29 ausgeführt sind, vorgesehen, um die Bohrungen 28 im Gehäuseteil 22 abzudichten. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die O-Ringe 29 in die Gewindebuchsen 26 eingelegt werden. Vorzugsweise weisen die Gewindebuchsen 26 hierzu entsprechende Vertiefungen auf.
Zum Abdichten der Öffnung 21 ist analog ebenfalls eine Dichtung 30 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel dient hierzu ein Dichtring 30, der zwischen der Außenseite des Gehäuseteils 22 und dem äußeren Steckverbinderkörper 12 positioniert ist und um die Öffnung 21 umläuft (nur in 2 dargestellt).
Wie sich der 2 entnehmen lässt, weisen die Abschirmungslaschen 20 und/oder alternativ (jedoch nicht dargestellt) der zylindrische Abschnitt 19 der Abschirmung 18 Kontaktpunkte 31 auf, die derart positioniert sind, dass die Kontaktpunkte 31 das Gehäuseteil 22 im Bereich der Öffnung 21 kontaktieren. Vorzugsweise ragen die Kontaktpunkte 31 hierzu radial über die Abschirmungslaschen 20 hinaus. Durch die Kontaktpunkte 31 wird eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der Abschirmung 18 und dem Gehäuseteil 22, welches vorzugsweise elektrisch leitend, insbesondere als Blechteil oder auch als Gussteil, ausgebildet ist, hergestellt.
Wie sich der 2 entnehmen lässt, weisen die Steckverbinderkörper 11, 12 eine Positionierungseinrichtung 32 auf derart, dass die Steckverbinderkörper 11, 12 nur in einer definierten Orientierung miteinander verbindbar sind. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Positionierungseinrichtung 32 wenigstens eine, im Ausführungsbeispiel mehrere, vorzugsweise drei bis vier Positionierungsnuten 33 und damit korrespondierende Positionierungsnasen 34 aufweist.
Im Ausführungsbeispiel sind die Positionierungsnuten 33 am inneren Steckverbinderkörper 11 ausgebildet und verlaufen in Axialrichtung zwischen zwei Abschirmungslaschen 20. Der äußere Steckverbinderkörper 12 weist hierzu korrespondierende Positionierungsnasen 34 auf, die, wenn der äußere Steckverbinderkörper 12 korrekt an den inneren Steckverbinderkörper 11 angesetzt ist, in Axialrichtung A verlaufend in die entsprechenden Positionierungsnuten 33 eingeschoben werden. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Steckverbinderkörper 11, 12 nur in genau einer Orientierung miteinander verbindbar sind.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der elektrische Steckverbinder 2 mit dem elektrischen Gegensteckverbinder 3 eine Codiereinrichtung 35 (vgl. 2) ausbildet derart, dass der Steckverbinder 2 und der Gegensteckverbinder 3 nur in einer definierten Orientierung miteinander verbindbar sind. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der elektrische Steckverbinder 2 und der elektrische Gegensteckverbinder 3 nur in genau einer Orientierung miteinander verbindbar sind.
Ein dem äußeren Steckverbinderkörper 12 zugeordnetes Codierelement 36 der Codiereinrichtung 35 ist in 2 und ein korrespondierendes Gegencodierelement 37 zur Aufnahme des Codierelements 36 ist in 3 dargestellt. Derartige mechanische Codierungen, um elektrische Steckverbinder 2 und elektrische Gegensteckverbinder 3 miteinander zu verbinden, sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
In 4 sind Verzahnung 9 und Gegenverzahnung 8 dargestellt, während diese in der Verriegelungsstellung der Steckverbindung 1 miteinander in Eingriff stehen. Dabei kann vorgesehen sei, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, dass die Verzahnung 9 und die Gegenverzahnung 8 formschlüssig und kraftschlüssig in Eingriff stehen, vorzugsweise elastisch ineinander verpresst sind. Hierzu kann es von Vorteil sein, wenn sich die Zähne der Verzahnung 9 und die Zähne der Gegenverzahnung 8 nach außen hin verjüngen, wobei die Zähne der Verzahnung 9 und die Zähne der Gegenverzahnung 8 vorzugsweise eine voneinander abweichende Steigung (unterschiedliche Winkel α und β) aufweisen, was eine Verpressen vorteilhaft ermöglichen kann.
Für ein besseres Einführen der Verzahnung 9 in die Gegenverzahnung 8 können die einzelnen Zähne der Verzahnung 9 und/oder der Gegenverzahnung 8 Abschrägungen bzw. Fasen aufweisen, wie in 4 dargestellt.
Die 5 zeigt die elektrische Steckverbindung 1 in einer perspektivischen, teilgeschnittenen Ansicht in Vorraststellung. In 6 ist die elektrische Steckverbindung 1 in Verriegelungsstellung dargestellt. Es ist erkennbar, dass das Betätigungselement bzw. der Betätigungshebel 4 des Steckverbinders 2 in der Grundposition P₀ in der Vorraststellung der Steckverbindung 1 mit dem Führungsmittel bzw. mit den beiden Führungsnasen 6 des Gegensteckverbinders 3 in Eingriff steht. Bei einer Betätigung des Betätigungshebels 4 von der Grundposition P₀ in die Verriegelungsposition P₁ kann die elektrische Steckverbindung 1 durch die dadurch bereitgestellte Zwangs- bzw. Kulissenführung verlässlich und einfach geschlossen werden. Aufgrund des physikalischen Hebelarms kann bereits mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand eine starke Verpressung der Verzahnung 9 in der Gegenverzahnung 8 ermöglicht werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Hochvoltsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Steckverbindung 1 gemäß den vorstehenden Ausführungen. Dabei kann insbesondere, wie in 7 dargestellt, ein Gehäuse 23 einer Hochvolteinheit, insbesondere einer Hochspannungsbatterie, mit einem Gehäuseteil 22, an dem der Gegensteckverbinder 3 festgelegt ist, und mit einem Steckverbinder 2 zur Verbindung mit dem Gegensteckverbinder 3 vorgesehen sein.
7 zeigt einen prinzipmäßigen Aufbau eines Hochvoltsystems mit dem elektrischen Steckverbinder 2 und dem elektrischen Gegensteckverbinder 3. Dargestellt ist auch das Gehäuse 23, welches die Elektronikeinheit 15, bei der es sich vorzugsweise um eine Hochvoltelektronikeinheit, insbesondere eine Hochspannungsbatterie 15 handelt, aufnimmt. Die Hochspannungsbatterie 15 ist über Leitungen 38 mit den Stromanschlüssen 14 des elektrischen Gegensteckverbinders 3 verbunden. Bei dem Gehäuseteil 22 handelt es sich dabei vorzugsweise um einen Deckel des Gehäuses 23. Der elektrische Steckverbinder 2 ist in 7 als Teil eines konfektionierten Kabels 39 dargestellt, d. h. das konfektionierte Kabel 39 weist den elektrischen Steckverbinder 2 auf.
8 zeigt den erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder 2 in einer isometrischen Gesamtdarstellung und 9 eine weitere Ansicht des Steckverbinders 2 bei ausgeblendetem Betätigungshebel 4. Der elektrische Steckverbinder 2 weist an seinem Steckverbindergehäuse 5 eine Verriegelungssicherung 40 zur Führung des nachfolgend noch beschriebenen Sicherungselements 41 (vgl. 13 bis 19) zwischen einer Ausgangsposition S₀ (vgl. 16 und 17) und einer Sicherungsposition S₁ (vgl. 18 und 19) auf. Die Verriegelungssicherung 40 ist in 10 vergrößert dargestellt und wird hinsichtlich ihrer Merkmale nachfolgend noch näher beschrieben.
Die 16 bis 19 zeigen das erfindungsgemäße Verfahren zum Verriegeln der Steckverbindung 1 in verschiedenen Zuständen.
16 zeigt eine Schnittdarstellung durch den elektrischen Steckverbinder 2 der 8 mit einem in die Verriegelungssicherung 40 eingesetzten Sicherungselement 41. Das Sicherungselement 41 befindet sich in 16 in der Ausgangsposition S₀ . Der Betätigungshebel 4 ist ebenfalls erkennbar und noch nicht vollständig geschlossen bzw. in die Verriegelungsposition P₁ verbracht worden.
Das Sicherungselement ist in den 13 bis 15 in isometrischer Darstellung in verschiedenen Ansichten gezeigt und weist wenigstens eine Rastnase 42, vorliegend zwei Rastnasen 42, auf. Die Rastnasen 42 sind federnd an den Enden jeweiliger elastischer Stege 43 angeordnet. Die Kombination aus Rastnase 42 und elastischem Steg 43 kann ggf. auch als Rasthaken bezeichnet werden.
Die Verriegelungssicherung 40 (vgl. u. a. 10) weist korrespondierend zu den Rastnasen 42 wenigstens einen ersten Anschlag 44, vorliegend zwei erste Anschläge 44 auf, um das Sicherungselement 41 zunächst in der Ausgangsposition S₀ in Richtung auf die Sicherungsposition S₁ zu blockieren, wie in 16 dargestellt.
Das Betätigungselement 4 ist in 11 in isometrischer Einzeldarstellung dargestellt, 12 zeigt den vergrößerten Ausschnitt XII zur besseren Verdeutlichung. Das Betätigungselement 4 weist wenigstens einen Freigabekörper, vorliegend zwei Betätigungskragen 45, auf, die ausgebildet sind, um in eine Ausnehmung 46 in der Verriegelungssicherung 40 einzudringen und die Rastnasen 42 des Sicherungselements 41 relativ zu dem wenigstens einen ersten Anschlag 44 der Verriegelungssicherung 40 zu verschieben, um den Verschiebeweg des Sicherungselements 41 ausgehend von der Ausgangsposition S₀ in die Sicherungsposition S₁ freizugeben, wie in 17 dargestellt. Im Ausführungsbeispiel drücken die Betätigungskragen 45 zur Freigabe des Verschiebewegs des Sicherungselements 41 direkt gegen die Rastnasen 42 und biegen hierdurch die elastischen Stege 43 nach unten.
Zur Führung des Sicherungselements 41 in der Verriegelungssicherung 40 ist im Ausführungsbeispiel eine Schienenführung vorgesehen. Hierzu weist das Sicherungselement 41 zwei Führungsstege 47 auf, die in korrespondierenden Führungsnuten 48 der Verriegelungssicherung 40 geführt sind.
Wie in 16 erkennbar ist, bildet die Verriegelungssicherung 40 ferner eine Verliersicherung für das Sicherungselement 41 aus und weist hierzu zwei zweite Anschläge 49 auf.
Die 18 und 19 zeigen das Sicherungselement 41 in der Sicherungsposition S₁ anhand von zwei Schnittdarstellungen durch den elektrischen Steckverbinder 2. In der Sicherungsposition S₁ steht das Sicherungselement 41 derart in Eingriff mit dem Betätigungselement bzw. Betätigungshebel 4, dass dieses in der Verriegelungsposition P₁ blockiert ist. Wie insbesondere in 19 gut erkennbar ist, weist das Sicherungselement 41 hierzu eine Verschlusszunge 50 auf, die in einer korrespondierenden Aufnahme 51 des Betätigungshebels 4 (vgl. insbesondere auch 11 und 12) zumindest teilweise aufgenommen ist, wenn sich das Sicherungselement 41 in der Sicherungsposition S₁ befindet.
Des Weiteren weist die Verriegelungssicherung 40 im Ausführungsbeispiel zwei dritte Anschläge 52 auf, die ausgebildet sind, um das Sicherungselement 41 in der Sicherungsposition S₁ zunächst zu blockieren, um den Verschiebeweg des Sicherungselements 41 von der Sicherungsposition S₁ zurück in dessen Ausgangsposition S₀ zu versperren.
Um dennoch eine gewollte Entsicherung bzw. ein gewolltes Herausziehen des Sicherungselements 41 und schließlich auch eine Freigabe des Betätigungshebels 4 erreichen zu können, weisen die Rastnasen 42 des Sicherungselements 41 an ihrer in der Ausgangsposition S₀ dem wenigstens einen ersten Anschlag 44 der Verriegelungssicherung 40 abgewandten Seitenfläche eine Abschrägung 53 bzw. Fase auf. Die Verriegelungssicherung 40 kann somit reversibel ausgebildet sein.
Aufgrund der Abschrägung 53 lässt sich das Sicherungselement 41 im Ausführungsbeispiel außerdem auch ausgehend von der Ausgangsposition S₀ im Bedarfsfalle wieder vollständig aus der Verriegelungssicherung 40 entnehmen.
Insbesondere um dem Monteur eine Rückmeldung hinsichtlich einer korrekt gesicherten Steckverbindung 1 geben zu können, weist das Sicherungselement 41 außerdem einen Endanschlag 54 auf, der in der Sicherungsposition S₁ an einer Stirnseite der Verriegelungssicherung 40 anschlägt.

Claims

Elektrischer Steckverbinder (2), aufweisend ein Steckverbindergehäuse (5), ein Sicherungselement (41) und ein zwischen einer Grundposition (P₀) und einer Verriegelungsposition (P₁) bewegliches Betätigungselement (4), das ausgebildet ist, um den elektrischen Steckverbinder (2) mit einem korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder (3) zu verriegeln, wobei das Steckverbindergehäuse (5) eine Verriegelungssicherung (40) zur Führung des Sicherungselements (41) zwischen einer Ausgangsposition (S₀) und einer Sicherungsposition (S₁) aufweist, und wobei das Sicherungselement (41) in der Sicherungsposition (S₁) derart in Eingriff mit dem Betätigungselement (4) steht, dass das Betätigungselement (4) in der Verriegelungsposition (P₁) blockiert ist, und wobei das Sicherungselement (41) wenigstens eine Rastnase (42) und die Verriegelungssicherung (40) wenigstens einen ersten Anschlag (44) für die wenigstens eine Rastnase (42) aufweist, um das Sicherungselement (41) zunächst in der Ausgangsposition (S₀) in Richtung auf die Sicherungsposition (S₁) zu blockieren, und wobei das Betätigungselement (4) wenigstens einen Freigabekörper (45) aufweist, der ausgebildet ist, um in eine Ausnehmung (46) in der Verriegelungssicherung (40) einzudringen und die wenigstens eine Rastnase (42) des Sicherungselements (41) relativ zu dem wenigstens einen ersten Anschlag (44) der Verriegelungssicherung (40) zu verschieben, um den Verschiebeweg des Sicherungselements (41), ausgehend von der Ausgangsposition (S₀) in die Sicherungsposition (S₁), freizugeben.
Elektrischer Steckverbinder (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Freigabekörper (45) des Betätigungselements (4) zur Freigabe des Verschiebewegs des Sicherungselements (41) gegen die wenigstens eine Rastnase (42) gedrückt wird, um die wenigstens eine Rastnase (42) relativ zu dem wenigstens einen ersten Anschlag (44) der Verriegelungssicherung (40) zu verschieben.
Elektrischer Steckverbinder (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungssicherung (40) eine Verliersicherung für das Sicherungselement (41) ausbildet und hierzu vorzugsweise wenigstens einen zweiten Anschlag (49) aufweist.
Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungssicherung (40) wenigstens einen dritten Anschlag (52) aufweist, der ausgebildet ist, das Sicherungselement (41) in der Sicherungsposition (S₁) zu blockieren, insbesondere um den Verschiebeweg des Sicherungselements (41) von der Sicherungsposition (S₁) zurück in die Ausgangsposition (S₀) zu blockieren.
Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rastnase (42) an ihrer in der Ausgangsposition (S₀) des Sicherungselements (41) dem wenigstens einen ersten Anschlag (44) der Verriegelungssicherung (40) abgewandten Seitenfläche eine Abschrägung (53) und/oder Fase aufweist.
Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (41) eine Verschlusszunge (50) aufweist, die in einer korrespondierenden Aufnahme (51) des Betätigungselements (4) zumindest teilweise aufgenommen ist, wenn sich das Sicherungselement (41) in der Sicherungsposition (P₁) befindet.
Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung des Sicherungselements (41) in der Verriegelungssicherung (40) eine Schienenführung vorgesehen ist, vorzugsweise derart, dass das Sicherungselement (41) zwei Führungsstege (47) aufweist, die in korrespondierenden Führungsnuten (48) der Verriegelungssicherung (40) geführt sind.
Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Rastnasen (42) und zwei erste Anschläge (44) für die zwei Rastnasen (42) sowie zwei Freigabekörper (45) zur Verschiebung der Rastnasen (42) vorgesehen sind.
Elektrischer Steckverbinder (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verschlusszunge (50) zwischen den zwei Rastnasen (42) erstreckt.
Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement als Betätigungshebel (4) ausgebildet ist und vorzugsweise mit wenigstens einer Führungsnase (6) des elektrischen Gegensteckverbinders (3) eine Kulissenführung ausbildet.
Elektrische Steckverbindung (1), umfassend einen elektrischen Steckverbinder (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 sowie einen mit dem elektrischen Steckverbinder (2) korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder (3), wobei der elektrische Gegensteckverbinder (3) wenigstens ein Führungsmittel (6) aufweist, das mit einem zwischen einer Grundposition (P₀) und einer Verriegelungsposition (P₁) beweglichen Betätigungselement (4) des elektrischen Steckverbinders (2) derart zusammenwirkt, dass die Steckverbindung (1) ausgehend von einer Vorraststellung eine Verriegelungsstellung einnimmt, wenn das Betätigungselement (4) von der Grundposition (P₀) in die Verriegelungsposition (P₁) bewegt wird.
Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Steckverbinder (2) eine Verzahnung (9) aufweist und der elektrische Gegensteckverbinder (3) eine mit der Verzahnung (9) des elektrischen Steckverbinders (2) korrespondierende Gegenverzahnung (8) aufweist, wobei die Verzahnung (9) und die Gegenverzahnung (8) in der Verriegelungsstellung der Steckverbindung (1) miteinander in Eingriff stehen.
Elektrische Steckverbindung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegensteckverbinder (3) einen Steckverbinderkörper zur Aufnahme einer Kontakteinrichtung (13) und eine Abschirmung (18) aufweist, wobei der Steckverbinderkörper zum Einsetzen in eine Öffnung (21) eines Gehäuseteils (22) eines Gehäuses (23) einer Elektronikeinheit (15) ausgebildet ist, und wobei der Steckverbinderkörper mehrteilig ausgebildet ist und wenigstens einen inneren Steckverbinderkörper (11) und einen äußeren Steckverbinderkörper (12) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuseteils (22) positioniert sind, wobei der innere Steckverbinderkörper (11) unabhängig von dem Gehäuseteil (22) im Gehäuse (23) der Elektronikeinheit (15) festlegbar ist und wobei Befestigungsmittel (25) vorgesehen sind, um die Steckverbinderkörper (11, 12) derart miteinander zu verbinden, dass das Gehäuseteil (22) zwischen den Steckverbinderkörpern (11, 12) festgelegt ist.
Hochvoltsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, sowie ein Gehäuse (23) einer Hochvoltelektronikeinheit (15), insbesondere eine Hochspannungsbatterie, mit einem Gehäuseteil (22), an dem ein Gegensteckverbinder (3) zur Verbindung mit dem Steckverbinder (2) festgelegt ist.
Verfahren zum Verriegeln einer aus einem Steckverbinder (2) und einem Gegensteckverbinder (3) bestehenden elektrischen Steckverbindung (1), wonach die Steckverbindung (1) ausgehend von einer Vorraststellung in eine Verriegelungsstellung gebracht wird, indem ein Betätigungselement (4) des Steckverbinders (2) von einer Grundposition (P₀) in eine Verriegelungsposition (P₁) bewegt wird, wobei das Betätigungselement (4) des Steckverbinders (2) mit einem Führungsmittel (6) des Gegensteckverbinders (3) entsprechend zusammenwirkt, und wobei wenigstens ein Freigabekörper (45) des Betätigungselements (4) in eine Ausnehmung (46) einer Verriegelungssicherung (40) des Steckverbinders (2) eindringt und wenigstens eine Rastnase (42) eines Sicherungselements (41) relativ zu wenigstens einem ersten Anschlag (44) der Verriegelungssicherung (40) verschiebt, um den Verschiebeweg des Sicherungselements (41) ausgehend von einer Ausgangsposition (S₀) in eine Sicherungsposition (S₁) freizugeben, wenn sich das Betätigungselement (4) in der Verriegelungsposition (P₁) befindet, und wobei das Sicherungselement (41) nach dessen Freigabe von der Ausgangsposition (S₀) in die Sicherungsposition (S₁) bewegt wird und derart in Eingriff mit dem Betätigungselement (4) gebracht wird, dass das Betätigungselement (4) in der Verriegelungsposition (P₁) blockiert wird.