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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stecker zur Bildung einer elektrischen Steckverbindung mit einer zu dem Stecker komplementären Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein elektrisches Gerät und eine elektrische Steckverbindung mit einem derartigen Stecker und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrischen Gerätes.
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Aus dem Stand der Technik sind elektrische Stecker bekannt, die dazu dienen, mit einer zu dem Stecker komplementären Kupplung eine elektrische Steckverbindung zu bilden.
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Stecker der in Rede stehenden Art werden insbesondere auch als Einbau-Stecker bezeichnet, d.h., die Stecker werden nicht an den Enden von elektrischen Leitungen oder Kabeln befestigt, sondern vielmehr fest in ein elektrisches Gerät, insbesondere in das Gehäuse eines elektrischen Geräts, eingebaut. Stecker der in Rede stehenden Art stellen hierbei insbesondere den männlichen Teil der elektrischen Steckverbindung dar, die sie mit der komplementären Kupplung bilden. Die Kupplung bildet hierbei insbesondere den weiblichen Teil der elektrischen Steckverbindung.
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Stecker der in Rede stehenden Art weisen eine Mehrzahl Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung einer in dem Gehäuse eines elektrischen Geräts angeordneten elektrischen Einrichtung auf. Die Kontaktelemente können aus einem metallischen Werkstoff bestehen.
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Stecker der in Rede stehenden Art weisen ein Kontaktträgerelement und ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen der Kupplung in einem von dem Aufnahmeelement umgebenen Aufnahmeraum auf. Diese mehrteilige Bauweise aus wenigstens zwei Teilen ermöglicht es, insbesondere die Stecker der in Rede stehenden Art in einfacher Weise in dem Gehäuse zu montieren. Die Kontaktelemente sind hierbei durch das Kontaktträgerelement hindurchgeführt. Das Kontaktträgerelement besteht insbesondere aus einem Isolierstoff. Das Kontaktträgerelement mit den Kontaktelementen kann so innerhalb des Gehäuses angeordnet werden, während das elektrische Gerät zusammengebaut wird. In einem weiteren Schritt ist es dann möglich, das Aufnahmeelement durch eine Öffnung in dem Gehäuse entlang einer ersten Richtung in das Gehäuse einzuführen. Hierbei kommt das Aufnahmeelement mit dem Kontaktträgerelement in Eingriff und bildet auf diese Weise den Stecker. Die Kontaktelemente, die durch das Kontaktträgerelement hindurchgeführt sind, weisen Kontaktierungsbereiche auf. Die Kontaktierungsbereiche dienen der elektrischen Kontaktierung komplementärer Kontaktierungsbereiche der Kupplung, wenn diese in den Stecker eingesteckt wird. Die Kontaktierungsbereiche erstrecken sich entgegen der ersten Richtung von dem Kontaktträgerelement weg in den Aufnahmeraum des Aufnahmeelements, wenn das Aufnahmeelement mit dem Kontaktträgerelement in Eingriff gebracht wurde.
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Mit derartigen Steckern lässt sich das Problem des Zusammenbaus des Steckers in einem Gehäuse, insbesondere in einem Gehäuse mit sehr begrenztem Raum, vergleichsweise vorteilhaft lösen. Die gesamte Kontaktierung der elektrischen Einrichtung mit dem Stecker kann unabhängig von der Verbindung des Aufnahmeelements mit dem Gehäuse erfolgen. In der Praxis stellt dies eine wesentliche Erleichterung dar, insbesondere vor dem Hintergrund, dass oftmals eine hinreichende Abdichtung des elektrischen Steckers gegenüber Schmutz und/oder Flüssigkeiten, die im Bereich des elektrischen Steckers in das Gehäuse eindringen könnten, gewährleistet sein soll.
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Bei Steckern der in Rede stehenden Art stellt sich jedoch das Problem, dass die in den Aufnahmeraum ragenden Kontaktierungsbereiche unter elektrischer Spannung stehen können. Dies stellt ein Risiko für eine Person dar, die mit einem Körperteil, wie beispielsweise einem Finger, in den Aufnahmeraum eindringt. Dieser Gefahr wird bei Steckern der in Rede stehenden Art nach dem Stand der Technik durch eine elektronische Überwachung einer Abdeckung des Steckers begegnet. Diese sorgt dafür, dass die Kontaktierungsbereiche nicht unter Spannung stehen, wenn die Abdeckung entfernt ist. Dies ist jedoch sowohl aufwändig als auch fehleranfällig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Stecker der vorstehend beschriebenen Art, ein elektrisches Gerät mit einem derartigen Stecker und ein Verfahren zum Zusammenbau eines solchen elektrischen Geräts aufzuzeigen, bei dem mit einer preisgünstigen Lösung ein zuverlässiger Berührschutz des Steckers gewährleistet wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen elektrischen Stecker, eine elektrische Steckverbindung, ein elektrisches Gerät und ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Gerätes mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
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Der dargestellte und beschriebene Stecker weist wenigstens ein Berührschutzelement auf, welches bei mit dem Kontaktträgerelement in Eingriff gebrachtem Aufnahmeelement in dem Aufnahmeraum angeordnet ist. Das Berührschutzelement ist dazu ausgebildet, ein in den Aufnahmeraum eindringendes menschliches Körperteil am Berühren der Kontaktierungsbereiche des Steckers zu hindern.
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Typischerweise handelt es sich bei den Körperteilen, die versehentlich in Stecker der in Rede stehenden Art eindringen, um menschliche Finger. Diese weisen in der Praxis einen gewissen Mindestdurchmesser auf. Unter einem Berührschutzelement, das dazu ausgebildet ist, ein in den Aufnahmeraum eindringendes menschliches Körperteil an dem Berühren der Kontaktierungsbereiche zu hindern, ist daher insbesondere ein Berührschutzelement zu verstehen, das dazu ausgebildet ist, einen in den Aufnahmeraum eindringenden festen Fremdkörper mit einem Mindestdurchmesser von 12,5 mm am Berühren der Kontaktierungsbereiche hindert. Ein fester Fremdkörper mit diesen Abmessungen entspricht gemäß der DIN EN 605229 einem Finger, insofern es den Zugang zu gefährlichen Teilen betrifft.
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Hierbei kann die Aufgabe, das menschliche Körperteil am Berühren der Kontaktierungsbereiche zu hindern, auf eine Mehrzahl Berührschutzelemente verteilt sein. Die bedeutet insbesondere, dass nicht ein einziges Berührschutzelement alleine im Hinblick auf seine Wirkung als Zugangsbarriere den gesamten Aufnahmeraum abdecken muss. Es können vielmehr auch eine Mehrzahl Berührschutzelemente in dem Aufnahmeraum angeordnet sein, so dass sich insgesamt eine Barriere ergibt, die ein menschliches Körperteils zuverlässig von den Kontaktierungsbereichen fernhält.
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So kann ein Berührschutzelement derart gestaltet sein, dass es sich fingerartig entgegen der ersten Richtung erstreckt. Das Berührschutzelement ragt vorzugsweise, zumindest im Wesentlichen, parallel zu den Kontaktierungsbereichen der Kontaktelemente in den Aufnahmeraum hinein. Bevorzugt erstrecken sich diese fingerartig gestalteten Berührschutzelemente entgegen der ersten Richtung weiter in den Aufnahmeraum als die Kontaktierungsbereiche der Kontaktelemente. Insbesondere kann eine Mehrzahl Berührschutzelemente eine Barriere aus einzelnen, insbesondere zumindest im Wesentlichen punktförmig gestalteten, Hindernissen für ein eindringendes Körperteil bilden.
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In vorteilhafter Weise ist es möglich, dass das wenigstens eine Berührschutzelement oder wenigstens ein weiteres Berührschutzelement Bestandteil des Aufnahmeelements ist. Dies bedeutet insbesondere, dass das entsprechende Berührschutzelement mit dem Aufnahmeelement beim Zusammenbau des elektrischen Steckers in das Gehäuse eingeführt wird. Die Berührschutzelemente beanspruchen hierdurch bis zum Einführen des Aufnahmeelements in das Gehäuse keinen Raum innerhalb des Gehäuses, stellen daher insbesondere bei Zusammenbauarbeiten kein Hindernis dar. Es ist möglich, die Berührschutzelemente einstückig mit dem Aufnahmeelement auszubilden, beispielsweise als einstückiges Spritzgussteil und/oder Kunststoffteil. Das Aufnahmeelement kann beispielsweise eine zum Kontaktträgerelement hinweisende Wand aufweisen, an der wenigstens ein Berührschutzelement aufgenommen bzw. mit der wenigstens ein Berührschutzelement einstückig ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise kann diese Wand Öffnungen aufweisen, durch die die Kontaktierungsbereiche der Kontaktelemente in den Aufnahmeraum eintreten können. Alternativ und/oder ergänzend können die Berührschutzelemente jedoch ebenfalls als Bestandteil des Kontaktträgerelements und/oder einstückig mit dem Kontaktträgerelement ausgebildet sein.
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Alternativ und/oder ergänzend kann wenigstens ein Berührschutzelement einen elektrisch nicht leitenden Endbereich eines Kontaktelements bilden. Jener Endbereich weist bei derartig gebildetem Stecker entgegen der ersten Richtung. Insoweit stellt ein Endbereich ebenfalls eine Barriere gegenüber einem eindringenden Körperteil dar. Das Körperteil kann entlang der ersten Richtung nicht den entlang der ersten Richtung hinter dem Endbereich liegenden Kontaktierungsbereich erreichen, da es durch den Endbereich dadurch gehindert wird. Der Endbereich kann aus Kunststoff gebildet sein. Es kann sich um einen massiven, elektrisch nicht leitenden Abschnitt und/oder eine elektrisch nicht leitende Beschichtung handeln.
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Es versteht sich, dass der Stecker eine Mehrzahl gleichartig und/oder unterschiedlich gestalteter Berührschutzelemente der vorstehend beschriebenen Arten aufweisen kann.
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Bevorzugt wird beim Bilden der elektrischen Steckverbindung das wenigstens eine Berührschutzelement und/oder wenigstens ein weiteres Berührschutzelement bei in den Stecker eingesteckter Kupplung in einer zu dem Berührschutzelement komplementären Aufnahme der Kupplung aufgenommen. Dies ermöglicht es, die Berührschutzelemente als starre, bzw. relativ zum Stecker unbewegliche Elemente auszubilden. Komplizierte Mechaniken, die dafür sorgen, dass die Berührschutzelemente beim Einstecken der Kupplung in den Stecker den Aufnahmeraum für das Eindringen der Kupplung in den Aufnahmeraum freigeben, können hierdurch entfallen. Darüber hinaus können die Berührschutzelemente beim Einführen der Kupplung in den Stecker eine mechanische Führungsfunktion in Bezug auf die Kupplung ausüben. Diese kann beispielsweise nützlich sein, um sicherzustellen, dass die Kupplung sicher in bestimmungsgemäßer Weise mit den Kontaktbereichen in Eingriff gelangt und nicht beispielsweise beim Einführen in den Aufnahmeraum „verkantet“.
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Weiterhin kann das Aufnahmeelement eine bewegliche Abdeckung aufweisen. Mit einer derartigen Abdeckung kann der Aufnahmeraum wahlweise geöffnet und verschlossen werden. Eine derartige Abdeckung bietet zum einen zusätzlichen Schutz beispielsweise gegen Verschmutzungen und Spritzwasser, zum anderen bildet sie ein zusätzliches Hindernis gegen das unbeabsichtigte Eindringen von Körperteilen. In besonders vorteilhafter Weise kann die Abdeckung dazu ausgebildet sein, die im Aufnahmeraum aufgenommene Kupplung gegen ein Entfernen entlang der ersten Richtung zu sichern. Hierfür kann die Abdeckung ein Sicherungselement aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, mit der Kupplung zusammenzuwirken. So kann es sich bei dem Sicherungselement beispielsweise um einen Vorsprung handeln, der dazu ausgebildet ist, eine hierfür geeignete Kontur der Kupplung zu hintergreifen. Vorteilhaft ist, wenn die Abdeckung mit einer elastischen Rückstellkraft beaufschlagt ist, die die Überführung der Abdeckung in ihren geschlossenen Zustand, d.h. den Zustand, in dem die Abdeckung den Aufnahmeraum verschließt, überführt. Eine derartige Beaufschlagung ist insbesondere auch vorteilhaft, um ein Sicherungselement im Eingriff mit der Kupplung zu halten. Es versteht sich, dass es ebenfalls möglich ist, ein entsprechendes Sicherungselement an der Kupplung vorzusehen, welches an einer geeignet gestalteten Kontur der Abdeckung angreift.
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Der dargestellte und beschriebene Stecker kann ein erstes Dichtelement zur Abdichtung zwischen dem Aufnahmeelement und dem Gehäuse und ein zweites Dichtelement zur Abdichtung zwischen dem Aufnahmeelement und dem Kontaktträgerelement aufweisen. In diesem Zusammenhang sind die Dichtelemente separate Bauteile. Durch diese Verwendung zweier Dichtelemente können die einzelnen Dichtelemente selbst um ein Vielfaches einfacher gestaltet sein als die nach dem Stand der Technik bekannten komplexen Dichtelemente. Insgesamt kann sich so ein wesentlich einfacherer Aufbau des Steckers ergeben, jedenfalls jedoch wird für die genaue räumliche Gestaltung des Aufnahmeelements konstruktiver Spielraum gewonnen, was insbesondere dazu genutzt werden kann, einen kompakteren Aufbau des Steckers zu ermöglichen.
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Alternativ und/oder ergänzend kann der Stecker ein vergleichsweise komplex gestaltetes gemeinsames Dichtelement, insbesondere aus einem elastischen Werkstoff aufweisen, welches auf das Aufnahmeelement aufgezogen ist. Dieses Dichtelement sorgt für eine Abdichtung des Aufnahmeelements sowohl gegenüber dem Gehäuse, als auch gegenüber dem Kontaktträgerelement.
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Es versteht sich, dass ein entsprechender elektrischer Stecker auch noch weitere Dichtungen aufweisen kann, insbesondere dann, wenn das Aufnahmeelement und/oder das Kontaktträgerelement mehrteilig gestaltet sind
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In diesem Zusammenhang kommt der Verbindung zwischen dem Aufnahmeelement und dem Kontaktträgerelement dahingehend eine besondere Bedeutung zu, als dass diese in für die vorliegende Erfindung vorteilhafter Weise gestaltet werden kann. So kann das Aufnahmeelement einen Einsteckabschnitt und das Kontaktträgerelement einen zum Einsteckabschnitt komplementären Aufsteckabschnitt aufweisen. Einsteckabschnitt und Aufsteckabschnitt können, insbesondere parallel zur ersten Richtung, zusammensteckbar sein. Auf diese Weise kann das Aufnahmeelement mit dem Kontaktträgerelement durch das Zusammenstecken des Einsteckabschnitts und des Aufsteckabschnitts in Eingriff gebracht werden. Alternativ ist es auch möglich, dass das Kontaktträgerelement den Einsteckabschnitt und das Aufnahmeelement den Aufsteckabschnitt aufweist.
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Einsteckabschnitt und Aufsteckabschnitt können insbesondere nach Art von Rohrabschnitten, die ineinander geschoben werden, gestaltet sein. Einsteckabschnitt und/oder Aufsteckabschnitt können einen ovalen Querschnitt aufweisen. Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Einsteckabschnitt und/oder der Aufsteckabschnitt eine zum jeweils anderen Abschnitt hin orientierte Anlagefläche an dem jeweils anderen Abschnitt aufweist. Die Anlagefläche ist bevorzugt derart orientiert, dass eine ihrer Haupterstreckungsrichtungen parallel oder zumindest annähernd parallel zu der ersten Richtung verläuft. Der Stecker kann derart gestaltet sein, dass die Anlageflächen beim Zusammenstecken von Einsteckabschnitt und Aufsteckabschnitt aneinander vorbei gleiten, so dass sich eine Überlappung von Einsteckabschnitt und Aufsteckabschnitt im Bereich der Anlagefläche bildet.
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Eine derartige Gestaltung bietet insbesondere den Vorteil, dass bei der Montage des Aufnahmeelements in dem Gehäuse dessen Position relativ zu Gehäuse und Kontaktträgerelement entlang der ersten Richtung relativ zum Gehäuse festgelegt werden kann. Dies kann beispielsweise durch einen Anschlag erfolgen, der ein weiteres Einführen des Aufnahmeelements in das Gehäuse über eine bestimmte Position entlang der ersten Richtung hinaus verhindert. Etwaige Toleranzen der relativen Lage von Kontaktträgerelement und Gehäuse entlang der ersten Richtung zueinander können durch die Gestaltung des Steckers mit Einsteckabschnitt und Aufsteckabschnitt ausgeglichen werden. Je nach Lage der tatsächlichen Relativposition im Toleranzfeld ist es beispielsweise möglich, dass der Einsteckabschnitt weiter oder weniger weit in den Aufsteckabschnitt eindringt.
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Insbesondere kann es sich bei dem ersten Dichtelement oder dem zweiten Dichtelement um einen O-Ring handeln. Diese kann insbesondere aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen. Dieser kann insbesondere aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen. Derartige O-Ringe haben den Vorteil, dass sie als Standard-Teile verfügbar sind und damit kostengünstig eingesetzt werden können. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass sich mit einfachen O-Ringen ebenfalls eine zuverlässige Abdichtung erreichen lässt, wenn die Dichtfunktion wie vorstehend beschrieben, auf beide Dichtelemente aufgeteilt wird.
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Bei dem ersten Dichtelement kann es sich um eine Flachdichtung handeln. Eine Flachdichtung stellt eine vergleichsweise große Dichtfläche zur Verfügung. Dadurch wird es beispielsweise ermöglicht, die Position des Aufnahmeelements relativ zum Gehäuse in zur ersten Richtung senkrechter Richtung zu variieren, beispielsweise um Toleranzen bei der relativen Position zwischen Kontaktträgerelement und Gehäuse auszugleichen, ohne dass dadurch die Funktion der Dichtung beeinträchtigt wird.
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Das Aufnahmeelement kann eine in die erste Richtung weisende Anlagefläche zur Anlage an dem Gehäuse und/oder dem ersten Dichtelement aufweisen. Die Anlagefläche ermöglicht es insbesondere, die Position des Aufnahmeelements relativ zum Gehäuse entlang der ersten Richtung festzulegen, in dem die Anlagefläche beim Einführen des Aufnahmeelements in die Öffnung des Gehäuses wie ein Anschlag wirkt. Die Anlagefläche kann so an dem Aufnahmeelement angeordnet sein, dass sie den Aufnahmeraum umgibt. Dies ist insbesondere deswegen vorteilhaft, da sich das erste Dichtelement dann zwischen dem Gehäuse und der Anlagefläche anordnen lässt und in diesem Fall eine umlaufende Dichtung um die Steckverbindung ermöglicht.
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Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Gerät handelt es sich bei der elektrischen Einrichtung, mit der die Kontaktelemente elektrisch verbunden sind, um ein Schaltungsträgerelement. Bei dem Schaltungsträgerelement kann es sich beispielsweise um eine Platine handeln. Die Kontaktelemente können mechanisch fest mit dem Schaltungsträgerelement verbunden sein.
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Das Kontaktträgerelement ist ortsfest in dem Gehäuse angeordnet. Dies kann insbesondere dadurch erreicht sein, dass das Kontaktträgerelement mit dem Schaltungsträgerelement mechanisch verbunden ist und das Schaltungsträgerelement wiederum ortsfest in dem Gehäuse aufgenommen, insbesondere mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Aufnahmeelement ist durch eine Öffnung in dem Gehäuse entlang der ersten Richtung eingeführt und mit dem Kontaktträgerelement in Eingriff gebracht, wodurch der Stecker ausgebildet ist.
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Das Aufnahmeelement kann beispielsweise mit geeigneten Befestigungselementen am Gehäuse fixiert sein. Beispielsweise kann das Aufnahmeelement mittels Schrauben an dem Gehäuse befestigt sein. Hierbei, jedoch auch bei alternativen Ausgestaltungen der Befestigung des Aufnahmeelements am Gehäuse, kann das Dichtelement entlang der ersten Richtung zwischen Aufnahmeelement und Gehäuse gequetscht sein. Unter einer Quetschung ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine elastische Deformation oder eine teilelastische Deformation zu verstehen. Die so erzeugten elastischen Anpresskräfte zwischen dem Dichtelement und dem Aufnahmeelement bzw. zwischen dem Dichtelement und dem Gehäuse erzeugen eine wirksame Abdichtung.
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Das zweite Dichtelement kann entsprechend quer zur ersten Richtung zwischen Aufnahmeelement und Kontaktträgerelement gequetscht sein. Insbesondere kann das zweite Dichtelement zwischen dem Aufsteckabschnitt und dem Einsteckabschnitt gequetscht sein. Eine Quetschung des zweiten Dichtelements quer zur ersten Richtung hat den Vorteil, dass wenn das Aufnahmeelement entlang der ersten Richtung mit dem Kontaktträgerelement in Eingriff gebracht wird, beispielsweise durch Zusammenstecken von Einsteckabschnitt und Aufsteckabschnitt, der Grad der Quetschung des zweiten Dichtelements - und damit die Dichtwirkung - von der relativen Endposition von Aufnahmeelement und Kontaktträgerelement zueinander entkoppelt werden kann. Auf diese Weise kann der vorstehend bereits beschriebene Toleranzausgleich entlang der ersten Richtung genutzt werden, gleichzeitig kann eine Quetschung des zweiten Dichtelements, die zu einer entsprechend guten Abdichtung führt, erfolgen.
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Das Kontaktträgerelement und/oder das Aufnahmeelement, insbesondere der Aufsteckabschnitt und/oder der Einsteckabschnitt, kann eine Nut zur Aufnahme des zweiten Dichtelements aufweisen. Eine derartige Nut kann ein Verrutschen in bzw. auf dem jeweiligen Bauteil verhindern. Die Nut kann insbesondere rechtwinklig zur ersten Richtung verlaufen. Die Nut sorgt in einem derartigen Fall dafür, dass das zweite Dichtelement in seiner bestimmungsgemäßen Position relativ zum Aufnahmeelement und/oder Kontaktträgerelement verbleibt, wenn die beiden Elemente miteinander in Eingriff gebracht werden.
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Bei dem elektrischen Gerät kann es sich um einen Umrichter und/oder einen Wechselrichter handeln. Insbesondere kann es sich um einen Umrichter und/oder Wechselrichter zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug handeln. In Kraftfahrzeugen verbaute elektrische Geräte sind in der Regel widrigen Umgebungsbedingungen, beispielsweise in einem Motorraum, ausgesetzt, d.h. hier spielt die Abdichtung eine besondere Rolle. Gleichzeitig ist oftmals der Bauraum begrenzt, weswegen Gehäuse hinsichtlich ihrer Abmessungen möglichst wenig Bauraum beanspruchen dürfen. Die vorstehend beschriebenen Stecker, die besonders platzsparend ausgeführt werden können, können dort besonders vorteilhaft zum Einsatz kommen. Insbesondere kann es sich um ein Nebenaggregate-Wechselrichter handeln. Nebenaggregate-Wechselrichter dienen dazu, Antriebe, die nicht unmittelbar der Fortbewegung des Kraftfahrzeugs dienen, mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Die Kontaktelemente können mit dem Gleichspannungsstromkreis des Umrichters und/oder Wechselrichters verbunden sein. Derartige Gleichspannungsstromkreise können dazu ausgelegt sein, bei bestimmungsgemäßer Verwendung Spannungen bis zu 600 Volt, insbesondere bis zu 1000 Volt aufzuweisen. Insbesondere im Hinblick auf eindringende Feuchtigkeit ist daher in diesen Fällen eine zuverlässige Abdichtung von Vorteil.
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Bei der Herstellung des elektrischen Gerätes können das Kontaktträgerelement und die Kontaktelemente mit dem Schaltungsträgerelement verbunden und das Schaltungsträgerelement in das Gehäuse eingebracht werden. Grundsätzlich ist es möglich, dass Kontaktelemente und/oder Kontaktträgerelement mit dem Schaltungsträgerelement verbunden werden, wenn dies bereits in das Gehäuse eingebracht ist. Unter dem Einbringen in das Gehäuse ist hierbei insbesondere das Herstellen einer festen mechanischen Verbindung zwischen Schaltungsträgerelement und wenigstens einem Gehäuseteil zu verstehen. Einen besonderen Vorteil hat es jedoch, wenn das Kontaktträgerelement und die Kontaktelemente zunächst mit dem Schaltungsträgerelement verbunden werden und dieses dann mit wenigstens einem Teil des Gehäuses verbunden wird. Der Vorteil liegt insbesondere in der leichteren Handhabbarkeit des Schaltungsträgerelements vor dessen Einbau in das Gehäuse, insbesondere im Rahmen einer automatisierten Herstellung.
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Nach dem Verbinden von Kontaktelementen und Kontaktträgerelement mit dem Schaltungsträgerelement und insbesondere nach dem Einbringen des Schaltungsträgerelements in das Gehäuse wird das Aufnahmeelement durch eine entsprechende Öffnung im Gehäuse in das Gehäuse eingeführt. Hierbei gelangt das Aufnahmeelement mit dem Kontaktträgerelement in Eingriff und bildet so den Stecker aus.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen beispielhaften Stecker mit einer passenden Kupplung in einer perspektivischen Darstellung;
- 2 Stecker und Kupplung aus 1 mit in den Stecker eingesteckter Kupplung;
- 3 eine perspektivische Schnittdarstellung durch einen weiteren beispielhaften Stecker mit eingesteckter Kupplung;
- 4 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Aufnahmeelements;
- 5 eine perspektivische Darstellung eines alternativen Aufnahmeelements;
- 6 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Steckers;
- 7 das Kontaktträgerelement und die Kontaktelemente des Steckers aus 6;
- 8 das Aufnahmeelement des Steckers aus 6;
- 9 eine Schnittdarstellung des Steckers aus 6.
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Der in den 1 und 2 dargestellte beispielhafte Stecker weist eine Mehrzahl Kontaktelemente 10, ein Kontaktträgerelement 12 und ein Aufnahmeelement 14 auf und dient zur Bildung einer elektrischen Steckverbindung mit der beispielhaft dargestellten, zum Stecker komplementären Kupplung 16. Die Steckverbindung kann zwischen Kupplung 16 und Stecker eine Dichtung 17, insbesondere aus einem elastischen Werkstoff, aufweisen.
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Kontaktelemente 10 und Kontaktträgerelement 12 sind innerhalb eines Gehäuses 18 eines beispielhaften elektrischen Geräts angeordnet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist von dem Gehäuse 18 lediglich ein Ausschnitt in den 1, 2 und 3 dargestellt. Kontaktelemente 10 und Kontaktträgerelement 12 sind mit einer elektrischen Einrichtung verbunden. Bei dieser handelt es sich im gezeigten Beispiel um das Schaltungsträgerelement 20. Dieses kann eine Platine sein.
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Der Stecker kann eine bewegliche Abdeckung 22 aufweisen. Die Abdeckung 22 ist in 1 im geschlossenen Zustand dargestellt. Die Abdeckung kann ein Sicherungselement 24 aufweisen, mit welchem diese eine geeignete Kontur 26 der Kupplung 16 hintergreifen kann, wie dies beispielhaft in 2 dargestellt ist. Die Kupplung 16 wird hierdurch gegen unbeabsichtigtes Entfernen aus dem Stecker gesichert.
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Zur Ausbildung der elektrischen Steckverbindung wird die Kupplung 16 entlang der ersten Richtung 28 in den Aufnahmeraum, der von dem Aufnahmeelement 14 umgeben wird, eingeführt. Hierbei kommen die Kontaktbereiche 30 des Steckers mit komplementären Kontaktbereichen 30 der Kupplung in Kontakt und bilden mit diesen eine elektrische Verbindung aus.
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In 3 ist ein beispielhafter Stecker mit eingesteckter Kupplung 16 abgebildet. Der Stecker kann, wie im Falle der in 3 gezeigten Ausführungsform, ein Sicherungselement 32 aufweisen, das mit der Kupplung zusammenwirkt, um ein unbeabsichtigtes Entfernen der Kupplung 16 zu verhindern. Das Sicherungselement 32 kann wie im gezeigten Beispiel Bestandteil des Aufnahmeelements 14 sein, insbesondere mit dem Aufnahmeelement 14 einstückig ausgebildet sein.
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Wie aus 3 ersichtlich, kann der beispielhaft abgebildete Stecker ein erstes Dichtelement 34 und ein zweites Dichtelement 36 aufweisen. Das erste Dichtelement 34 ist zwischen dem Gehäuse 18 und dem Aufnahmeelement 14 angeordnet. Es kann dort wie im gezeigten Beispiel entlang der ersten Richtung 28 gequetscht sein.
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Das zweite Dichtelement 36 ist zwischen dem Aufnahmeelement 14 und dem Kontaktträgerelement 12 angeordnet. Es kann, wie beispielhaft in 3 dargestellt, rechtwinklig zur ersten Richtung 28 gequetscht sein.
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Die 4 und 5 zeigen unterschiedliche mögliche beispielhafte Ausführungsformen des Aufnahmeelements 14 mit den zugehörigen Dichtelementen 34, 36.
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Bei dem in 4 dargestellten Beispiel ist das erste Dichtelement 34 als Flachdichtung, und das zweite Dichtelement 36 als O-Ring-Dichtung ausgestaltet.
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Bei dem in 5 dargestellten Beispiel ist sowohl das erste Dichtelement 34, als auch das zweite Dichtelement 36 als O-Ring ausgestaltet.
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Die in den 4 und 5 gezeigten beispielhaften Aufnahmeelemente 14 weisen eine in den gezeigten Beispielen in die erste Richtung 28 weisende Anlagefläche 38 auf. Die Anlagefläche 38 kann wie in den gezeigten Beispielen in die erste Richtung 28 weisen. Insbesondere im Falle des in 4 gezeigten, als Flachdichtung ausgeführten ersten Dichtelements 34 kann die Anlagefläche 38 zum Andrücken des Dichtelements 34 an das Gehäuse 18 dienen.
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Ein wie in 5 gezeigt als O-Ring ausgeführtes erstes Dichtelement 34 kann, wie in 5 gezeigt, ebenfalls im Bereich der Anlagefläche 38 angeordnet sein, so dass es durch diese an das Gehäuse 18 angedrückt werden kann. Besonders vorteilhaft ist eine umlaufende Nut vorgesehen, in der das als O-Ring ausgestaltete erste Dichtelement 34 angeordnet ist. Bei der Montage des Steckers kann so das erste Dichtelement 34 sicher auf dem Aufnahmeelement 14 angeordnet werden, bevor das Aufnahmeelement 14 in das Gehäuse 18 eingeführt wird.
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Die beiden in den 4 und 5 gezeigten zweiten Dichtelemente 36 sind beispielhaft ebenfalls in Nuten 40 angeordnet. Die Nuten 40 bewirken insbesondere, dass die zweiten Dichtelemente 36 nicht entlang der ersten Richtung 28 auf dem Aufnahmeelement 14 verrutschen.
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Das Aufnahmeelement 14 kann wie im gezeigten Beispiel einen Einsteckabschnitt 42 aufweisen. In den gezeigten Beispielen sind die Nuten 40 jeweils im Bereich einer nach außen weisenden Fläche des Einsteckabschnitts 42 angeordnet.
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Wie aus der 3 hervorgeht, kann der Einsteckabschnitt 42 mit einem Aufsteckabschnitt 44 des Kontaktträgerelements 12 zusammengesteckt sein. Das zweite Dichtelement 36 wird dabei in vorteilhafter Weise zwischen dem Einsteckabschnitt 42 und dem Aufsteckabschnitt 44 gequetscht und bewirkt so eine Abdichtung. Hierbei kann insbesondere ein Toleranzausgleich entlang der ersten Richtung 28 erfolgen, in dem der Einsteckabschnitt 42 - abhängig von der tatsächlichen relativen Position zwischen Gehäuse 18 und Kontaktträgerelement 12 - tiefer oder weniger tief in den Aufsteckabschnitt 44 eingeschoben wird.
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In den 6 bis 9 ist ein beispielhafter Stecker dargestellt, wobei die Abbildung lediglich die Kontaktelemente 10, Kontaktträgerelement 12 und Aufnahmeelement 14 in freigestellter Darstellung zeigt. Durch die Freistellung wird insbesondere das wenigstens eine Berührschutzelement sichtbar. Wie in gezeigten Beispiel dargestellt, kann das Aufnahmeelement 14 Berührschutzelemente 46 aufweisen, die sich fingerartig entgegen der ersten Richtung 28 in die Aufnahmeraum hinein erstecken. Die Berührschutzelemente 46 bilden einzelne, im Wesentlichen punktförmige Hindernisse gegen das Eindringen eines Körperteils. Unter einem punktförmigen Hindernis ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung nicht lediglich ein dimensionsloser Punkt im mathematischen Sinne zu verstehen, sondern ein Hindernis, das nur in einem kleinen räumlichen Teilbereich des Aufnahmeraums als Hindernis - quasi punktuell - wirkt. Die Mehrzahl Berührschutzelemente 46 bildet jedoch eine Mehrzahl solcher punktförmigen Hindernisse, die so gemeinsam eine Barriere gegen das Eindringen eines Körperteils bilden.
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Die Kontaktelemente 10 können wie im gezeigten Beispiel alternativ und/oder ergänzend Berührschutzelemente 48 aufweisen. Diese können, wie im gezeigten Beispiel, als elektrisch nicht leitende Endbereiche, insbesondere aus Kunststoff, der sich mit den Kontaktbereichen 30 in den Aufnahmeraum hinein erstreckenden Kontaktelemente 10 ausgebildet sein. Diese können ebenfalls, analog zu den vorstehend beschriebenen Berührschutzelementen 46 eine Barriere aus mehreren punktförmigen Hindernissen bilden. Eine derartige Barriere kann auch, wie im gezeigten Beispiel, gemeinsam von den Berührschutzelementen 46, 48 gebildet sein.
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In dem gezeigten Beispiel sind die Berührschutzelemente 46 an einer Wand 50 des Aufnahmeelements 14 ausgebildet, die bei montiertem Stecker zum Kontaktträgerelement 12 hinweist. Die Wand 50 kann wie im gezeigten Beispiel Öffnungen 52 aufweisen, durch welche die Kontaktelemente 10 mit ihren Kontaktbereichen 30 eintreten können. Zum besseren Verständnis sind in den 7 und 8 das Aufnahmeelement 14 zum einen, und das Kontaktträgerelement 12 mit den Kontaktelementen 10 zum anderen nochmals separat dargestellt.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kontaktelement
- 12
- Kontaktträgerelement
- 14
- Aufnahmeelement
- 16
- Kupplung
- 17
- Dichtung
- 18
- Gehäuse
- 20
- Schaltungsträgerelement
- 22
- Abdeckung
- 24
- Sicherungselement
- 26
- Kontur
- 28
- Erste Richtung
- 30
- Kontaktierungsbereiche
- 32
- Sicherungselement
- 34
- erstes Dichtelement
- 36
- zweites Dichtelement
- 38
- Anlagefläche
- 40
- Nut
- 42
- Einsteckabschnitt
- 44
- Aufsteckabschnitt
- 46
- Berührschutzelemente
- 48
- Berührschutzelemente der Kontaktelemente
- 50
- Wand
- 52
- Öffnungen
