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Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung mit einem weiblichen Stecker und einen in einer Steckrichtung in den weiblichen Stecker einsteckbaren männlichen Stecker sowie einen männlichen und/oder weiblichen Stecker.
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Derartige Stecker und Steckverbindungen sind bekannt. Sie werden beispielsweise in Elektrofahrzeugen eingesetzt, um die hohen Ströme von der Batterie zum Motor zu leiten, oder um die Batterie an einer Steckdose oder über Rekuperation zu laden.
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Die bekannten Steckverbindungen und Stecker sind problematisch, wenn das Elektrofahrzeug starken Vibrationen und/oder hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, wie dies beispielsweise bei geländegängigen Fahrzeugen, bei Bergbau- oder Baustellenfahrzeugen, bei Fahrzeugen des öffentlichen Nahverkehrs oder bei Militärfahrzeugen der Fall ist. In diese Bereiche dringen Elektrofahrzeuge erst seit Kurzem vor, so dass sich das Problem einer vibrationsfesten, temperaturbeständigen und gleichzeitig verlustarmen elektrischen Verbindung erst jetzt zunehmend stellt.
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Folglich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckverbindung und einen elektrischen Stecker für eine elektrische Steckverbindung zu schaffen, welche die für Elektrofahrzeuge bzw. deren Antrieb typischen hohen Ströme verlustarm auch bei hoher Vibrationsbelastung und/oder starken Temperaturschwankungen überträgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die eingangs genannte Steckverbindung dadurch gelöst, dass der männliche Stecker und der weibliche Stecker jeweils wenigstens zwei komplementäre Konusflächen zur Stromübertragung aufweisen, von denen im vollständig zusammengesteckten Zustand wenigstens eine Konusfläche durch die komplementäre Konusfläche gegen die Wirkung zumindest einer Andruckfeder parallel zur Steckrichtung verschoben ist.
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Für den eingangs genannten (männlichen oder weiblichen) Stecker wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stecker zwei Konusflächen aufweist, von denen wenigstens eine in einer Steckrichtung gegen die Wirkung einer Andruckfeder verschieblich gehalten ist.
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Durch diese Ausgestaltung kann eine mechanische Kopplung bei starken Vibrationen über einen weiten Bereich von Betriebstemperaturen garantiert werden. Die Konusflächen stellen eine große Fläche zur Stromübertragung bereit und erzeugen damit einen nur geringen Übergangswiderstand. Die wenigstens eine verschiebliche Konusfläche kann Längenänderungen ausgleichen, die sich bei stark unterschiedlichen Temperaturen einstellen. Durch die Andruckfeder werden die Kontaktflächen stets gegeneinander gedrückt, so dass unter Vibration oder bei einer toleranz- oder temperaturbedingten Längenänderung stets ein Kontakt der Konusflächen gewährleistet werden kann.
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Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung kann in Elektrofahrzeugen, insbesondere zur Stromversorgung eines Antriebs eines Elektrofahrzeugs, in Industrieanwendungen sowie in der Marine- und Luftfahrttechnik eingesetzt werden.
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Im Folgenden sind weiterbildende, optionale Merkmal der Erfindung näher beschrieben. Die Merkmale sind jeweils für sich vorteilhaft und können beliebig und unabhängig voneinander kombiniert werden.
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So kann gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung die elektrische Steckverbindung mit einem Umgehäuse versehen sein, in dem wenigstens einer der Stecker parallel zur Steckrichtung gegen die Wirkung zumindest einer Ausgleichsfeder verschieblich gehalten ist. Die Verschieblichkeit nicht nur einer Konusfläche, sondern auch zusätzlich eines Steckers erhöht nochmals die Vibrationsfestigkeit, da durch die Ausgleichsfeder bereits ein Teil der Vibrationen, die ansonsten auf die Konusfläche durchschlagen würden, absorbiert werden kann. Außerdem können durch die Ausgleichsfeder Längenänderungen im Bereich der Stecker kompensiert werden, die von der im Bereich der Kontakte arbeitenden Andruckfeder nicht ausgeglichen werden können.
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Die Andruckfeder ist bevorzugt eine Schraubenfeder. Die Ausgleichsfeder ist bevorzugt eine Ringfeder, beispielsweise ein Wellenring.
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Der weibliche Stecker kann eine Kontakthülse aufweisen, die eine Aufnahme für einen Kontaktstift des männlichen Steckers ausbildet.
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Wenigstens eine Konusfläche kann von einer starren, eine Kontaktbuchse bildenden Kontakthülse ausgebildet sein. Die Kontakthülse ist bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus einem Blechmaterial, das Kupfer und/oder Silber enthält. Die Konusflächen können aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gefertigt sein, so dass über sie Strom übertragen wird. Dadurch erhöht sich die zur Stromübertragung bereitgestellte Fläche und auch hohe Ströme können bei dieser Ausgestaltung verlustarm übertragen werden.
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Der männliche Stecker weist gemäß einer Ausgestaltung wenigstens einen Kontaktstift auf, der bei vollständig gesteckter Steckverbindung sich in der Kontakthülse befindet.
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Der Durchmesser des Kontaktstiftes beträgt bevorzugt wenigstens 8 mm. Es können auch Durchmesser von 20 mm und mehr vorgesehen sein. Typischerweise liegt der Durchmesser zwischen 8 mm und 15 mm.
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Die Wirkung der zumindest einen Ausgleichsfeder ist bevorzugt gleichgerichtet zur Wirkung der zumindest einen Andruckfeder, so dass die beiden Federn ihre Wirkung verstärken. Die Wirkung kann insbesondere von dem weiblichen zum männlichen Stecker gerichtet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können im vollständig zusammengesteckten Zustand die beiden Stecker im Umgehäuse parallel zur Steckrichtung unter Federdruck, beispielsweise einer Ausgleichsfeder, verschieblich gehalten sein. Hierbei kann jeder Stecker für sich verschieblich sein. Wenn beide Stecker im vollständig zusammengesteckten Zustand in Steckrichtung relativ zueinander unverschieblich sind, können beide Stecker gemeinsam im Umgehäuse verschieblich gehalten sein. Durch diese Verschieblichkeit können Toleranzen und Längenänderungen ausgeglichen und Vibrationen absorbiert werden.
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Bevorzugt sind im vollständig zusammengesteckten Zustand die beiden Stecker wenigstens in Richtung parallel zur Steckrichtung relativ zueinander unverschieblich fixiert. Diese Fixierung kann im Umgehäuse stattfinden oder der männliche und weibliche Stecker sind unmittelbar aneinander befestigt, beispielsweise verschraubt, verrastet, verriegelt oder anderweitig durch Form-, Reib- und/oder Kraftschluss miteinander verbunden. Eine Drehung des Kontaktstiftes um seine bevorzugt parallel zur Steckrichtung verlaufende Achse kann insbesondere bei einem zylinderförmigen Kontaktstift im vollständig zusammengesteckten Zustand noch möglich sein, um einen Twist in den Leitungen zu vermeiden.
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Durch die Andruckfeder können Toleranzen und Längenänderungen innerhalb der beiden fixierten Stecker ausgeglichen werden. Der Block aus parallel zur Steckrichtung starr miteinander verbundenem männlichen und weiblichen Stecker kann in dem Umgehäuse, wie oben beschrieben, gegen die Wirkung wenigstens einer Ausgleichsfeder verschieblich gehalten sein. Der Block kann sich also als ganzes innerhalb des Umgehäuses parallel zur Steckrichtung bewegen und dadurch Toleranzen und Vibrationen ausgleichen. Dies entlastet die eigentliche elektrische Verbindung, die beispielsweise über den Kontaktstift und die Buchse stattfindet.
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Bevorzugt sind die Konusflächen in Steckrichtung voneinander beabstandet, so dass sie Kippmomente besser abstützen können. Im Bereich zwischen den in Steckrichtung voneinander beabstandeten Konusflächen kann sich eine radialelastische, käfig- und/oder ringförmige Kontaktfeder zwischen dem männlichen als auch dem weiblichen Stecker abstützen. Die Kontaktfeder dient zur Stromübertragung zwischen dem männlichen und dem weiblichen Stecker. Durch die vibrationsfeste mechanische Verbindung aufgrund der verschieblichen Kontaktfläche ist die Kontaktfeder von Vibrationen und Stößen entkoppelt. Die mechanische Verbindung erfolgt bei dieser Ausgestaltung über die Konusflächen, die elektrische Verbindung getrennt hiervon primär über die Kontaktflächen. Zusätzlich können, wie oben beschrieben, auch die Konusflächen Strom übertragen.
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Die wenigstens eine verschiebliche Konusfläche kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung an einer verschieblichen Hülse ausgebildet sein. Eine solche verschiebliche Hülse mit wenigstens einer Konusfläche kann sich am Kontaktstift oder an der Buchse befinden. Diese Ausgestaltung führt zu einer fertigungstechnisch einfachen Variante, die zudem einfach zu montieren ist. Die Hülse kann sich am männlichen oder am weiblichen Stecker befinden. Eine einfachere Konstruktion dürfte sich ergeben, wenn sich die Hülse am, insbesondere im, weiblichen Stecker befindet. So kann die Hülse in der Kontakthülse des weiblichen Steckers verschieblich aufgenommen sein.
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Die buchsenseitige Hülse kann eine, insbesondere vordere, Kammer zur Aufnahme des männlichen Steckers und eine hiervon getrennte, insbesondere hintere, Kammer zur Aufnahme der Andruckfeder aufweisen. Die Kammer für den männlichen Stecker und die Konusfläche der Hülse können zur selbsttätigen Zentrierung des männlichen Steckers, insbesondere dessen Kontaktstiftes, während des Einsteckvorgangs genutzt werden. So kann bevorzugt im vollständig zusammengesteckten Zustand ein Zentrierzapfen des männlichen Steckers in der Hülse, insbesondere in der Kammer für den Stecker, aufgenommen sein.
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Die wenigstens eine verschiebliche Konusfläche kann insbesondere die in Steckrichtung hintere Konusfläche des männlichen oder weiblichen Steckers sein.
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Die wenigstens eine verschiebliche Konusfläche kann insbesondere kleiner sein als die unverschiebliche Konusfläche des jeweils diese beiden Konusflächen aufweisenden männlichen oder weiblichen Steckers. Ein größter Durchmesser der wenigstens einen verschieblichen Konusfläche eines Steckers ist bevorzugt kleiner als der kleinste Durchmesser einer anderen bevorzugt nicht verschieblichen Konusfläche dieses Steckers. Die größere Konusfläche kann die vordere und die kleinere Konusfläche kann die hintere Konusfläche sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können der männliche und der weibliche Stecker jeweils ein Paar von zueinander komplementären Konusflächen aufweisen, von denen lediglich eine Konusfläche gegen die Wirkung der Andrückfeder verschieblich ist.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert. Dabei kann nach Maßgabe der obigen Ausführungen ein Merkmal der Erfindung weggelassen werden, wenn es auf den mit diesem Merkmal verbundenen technischen Effekt bei einer bestimmten Anwendung nicht ankommen sollte. Umgekehrt kann bei einem Ausführungsbeispiel eines der obigen weiterbildenden Merkmale hinzugefügt werden, wenn für eine bestimmte Anwendung der technische Effekt dieses Merkmals von Vorteil ist.
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Im Folgenden sind für Elemente, die einander hinsichtlich Aufbau und/oder Funktion entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Es zeigen:
- 1 eine beispielhafte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung vor dem Zusammenstecken eines erfindungsgemäßen Steckers mit einer erfindungsgemäßen Buchse;
- 2 eine schematische Schnittdarstellung der elektrischen Steckverbindung der 1 bei nicht vollständig zusammengestecktem Stecker und Buchse;
- 3 eine schematische Perspektivdarstellung der elektrischen Steckverbindung der 1 bei vollständig zusammengestecktem Stecker und Buchse;
- 4 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung einer elektrischen Steckverbindung;
- 5 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren elektrischen Steckverbindung;
- 6 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren elektrischen Steckverbindung.
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Zunächst werden Aufbau und Funktion einer elektrischen Steckverbindung 1 mit Bezug auf die 4 erläutert.
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Die elektrische Steckverbindung weist einen männlichen elektrischen Stecker 2, im Folgenden einfach als Stecker bezeichnet, und einen weiblichen Stecker 4, im Folgenden einfach als Buchse bezeichnet, auf. Eine Steckrichtung 6 bezeichnet diejenige Richtung, in die der Stecker 2 in die Buchse 4 eingesteckt wird.
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Der Stecker 2 und die Buchse 4 sind, zumindest im vollständig zusammengesteckten Zustand 10 der 4, zumindest abschnittsweise von einem Umgehäuse 12 umgeben.
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Entweder ist, wie in 4 gezeigt, der Stecker 2 über einen Befestigungsabschnitt 14 entlang der Steckrichtung 6 an einer Stelle fixiert, beispielsweise in das Umgehäuse 12 eingeschraubt, und die Buchse 4 entlang der Steckrichtung 6 gegenüber dem Umgehäuse 12 schwimmend gelagert, oder umgekehrt die Buchse 4 entlang der Steckrichtung festgelegt und der Stecker 2 entlang der Steckrichtung 6 schwimmend gegenüber dem Umgehäuse 12 gehalten. Alternativ können auch sowohl Stecker 2 als auch Buchse 4 entlang der Steckrichtung schwimmend gelagert, also entlang der Steckrichtung 6 zumindest eine vorbestimmte Strecke im Umgehäuse 12 verschieblich und vorzugsweise auch unverlierbar gehalten sein.
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Die schwimmende Lagerung von Stecker 2 und/oder Buchse 4 erfolgt beispielsweise dadurch, dass im vollständig gesteckten Zustand 10 jeweils das schwimmend gelagerte Teil, also Stecker 2 und/oder Buchse 4, gegen eine sich am Umgehäuse 12 abstützende Ausgleichsfeder 16 gedrückt ist. Die Wirkung der Ausgleichsfeder 12 ist jeweils zum anderen, sich nicht an der Ausgleichsfeder 12 abstützenden Stecker 2, 4 gerichtet. Die Ausgleichsfeder 16 umfasst beispielsweise einen oder mehrere Wellenringe, die sich entlang der Steckrichtung zwischen einem Absatz 18 des Umgehäuses und einem Absatz 20 des entlang der Steckrichtung 6 schwimmend gelagerten (männlichen oder weiblichen) Steckers 2, 4 befindet. Im vollständig gesteckten Zustand 10 ist die Ausgleichsfeder 16 entlang der Steckrichtung elastisch zusammengedrückt und übt somit eine in Richtung zum anderen (weiblichen oder männlichen) Stecker 4, 2 gerichtete Kraft 22 aus.
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Durch die Ausgleichsfeder 16 können Fertigungstoleranzen sowie Größenänderungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten bei unterschiedlichen Materialien von Umgehäuse 12, Stecker 2 und/oder Buchse 4 in unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ausgeglichen werden.
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Der Stecker 2 weist einen Kontaktstift 24 auf, der mit zwei oder mehr Schräg- oder Konusflächen 26, 28 versehen ist, die sich in Steckrichtung 6, zu einem freien Ende 30 hin, verjüngen. Bei einem zylinderförmigen Kontaktstift 24 sind die Konusflächen 26, 28 kegelförmig, hat der Kontaktstift eine andere Querschnittsform, können sich bei der Konusfläche Abweichungen von der Kegelform ergeben. So können die Konusflächen bei einem polygonalen Querschnitt Facetten aufweisen, die sich in Steckrichtung verjüngen.
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Die beiden Konusflächen 26, 28 sind entlang der Steckrichtung 6 voneinander beispielsweise durch einen zylinderförmigen Abschnitt 32 voneinander beabstandet. Die entlang der Steckrichtung 6 vordere, also von dem freien Ende 30 weiter beabstandete Konusfläche 26 weist bevorzugt einen größeren Durchmesser auf als die in Steckrichtung 6 hintere, also näher am freien Ende 30 liegende Konusfläche 28. Insbesondere ist der kleinste Durchmesser der größeren Konusfläche, hier der Konusfläche 26, wenigstens so groß wie der größte Durchmesser der kleineren Konusfläche 28 sein. Die Konuswinkel der Konusflächen 26, 28 sind bevorzugt gleich, können aber auch unterschiedlich sein.
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Die hintere Konusfläche 28 kann das freie Ende 30 des Kontaktstiftes 24 bilden. Alternativ kann sich an die hintere Konusfläche 26 wenigstens ein Zentrierzapfen 34 anschließen, der zylindrische, aber auch eine andere Form aufweisen kann.
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Die Buchse 4 weist zwei Konusflächen 36, 38 auf. Die eine Konusfläche 36 der Buchse 4 ist komplementär zur einen Konusfläche 26 des Steckers 2; die andere Konusfläche 38 der Buchse 4 ist komplementär zur Konusfläche 28 des Steckers 2. Hierbei bedeutet komplementär, dass sich im vollständig zusammengesteckten Zustand 10 die Konusflächen 26, 36 und die Konusflächen 28, 38 aneinander schmiegen bzw. flächig aneinander liegen. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die Konuswinkel der Konusflächen 36, 38 dieselben Konuswinkel sind wie die Konusflächen 26, 28. Der Abstand in Steckrichtung 6 der beiden Konusflächen 36, 38 der Buchse 4 entspricht bevorzugt dem der beiden Konusflächen 26, 28. Die Konusflächen 26, 28, 36, 38 müssen nicht eben ausgeführt sein, sondern können auch konkav bzw. konvex ausgestaltet sein. Eine hinsichtlich der Toleranzen sicherere mechanische Kontaktierung ergibt sich jedoch bei ebenen Konusflächen.
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Wenigstens eine der Konusflächen 26, 28, 36, 38 ist entlang der Steckrichtung 6 gegen die Wirkung einer Andruckfeder 40 verschieblich. Die Wirkung der Andruckfeder 40 ist entlang der Steckrichtung 6 gegen die zur verschieblichen Konusfläche komplementäre Konusfläche gerichtet. Wird also die verschiebliche Konusfläche durch die komplementäre Konusfläche verschoben, so baut die Andruckfeder 40 einen Gegendruck auf, der die beiden Konusflächen parallel zur Steckrichtung aneinander drückt.
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Lediglich zu Beispielzwecken ist in 4 gezeigt, dass die entlang der Steckrichtung 6 verschiebliche Konusfläche die Konusfläche 38 der Buchse 4 ist. Die Konusfläche 38 ist hierzu an einer Hülse 42 ausgebildet, die in der Buchse 4 verschieblich gehalten ist. Die Hülse 42 kann eine vordere Kammer 44 zur Aufnahme zumindest eines Teils des Steckers 2 bzw. des Kontaktstiftes 24 und eine hintere Kammer 46 zur Aufnahme der Andruckfeder 40 aufweisen. Zwischen den beiden Kammern 44, 46 kann sich eine insbesondere luftdurchlässig ausgestaltete Trennwand 48 befinden, an die sich die Andruckfeder 40 mit einem Ende abstützt. Das andere, von einer Einstecköffnung 50 der Buchse 4 abgewandte Ende der Andruckfeder 40 stützt sich an einem in der Buchse 4 stationär fixierten, beispielsweise in die Buchse 4 eingeschraubten Sockel 52 ab. Die Kammer 44 bzw. Hülse 42 kann sich entlang der Steckrichtung hinter einer Stiftaufnahme 53 befinden, die den vorderen Teil des Kontaktstiftes 24 aufnimmt.
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Um eine Herausfallen der Hülse 42 zu verhindern, kann die Buchse 4 entgegen der Steckrichtung 6 gegenüber der Hülse 42 einen Anschlag 54 aufweisen, der den Verschiebeweg der Hülse 42 in Richtung der Einstecköffnung 50 begrenzt.
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In 4 ist die konstruktiv einfache Lösung gezeigt, bei der die entlang der Steckrichtung 6 hintere, kleinere Konusfläche 28 die zur verschieblichen Konusfläche 38 komplementäre Konusfläche bildet. Alternativ oder zusätzlich kann selbstverständlich auch die Konusfläche 28 des Steckers 2 entlang der Steckrichtung 6 verschieblich sein. Dann müsste die Hülse 42 Teil des Stiftkontaktes 24 sein. Genauso ist es möglich, die Konusfläche 36 und/oder die Konusfläche 26 verschieblich auszugestalten. Ist beispielsweise die Konusfläche 36 entlang der Steckrichtung 6 verschieblich, so ist es von Vorteil, wenn die Hülse 42 sich um den Kontaktstift 24 herum erstreckt. Dies führt zu einer kürzeren Bauform als in 4, allerdings bei einem größeren Durchmesser. Eine kontaktstiftseitige verschiebliche Konusfläche 26, 28 verkompliziert den Aufbau des Kontaktstiftes 24, der sich bei der in 4 dargestellten Ausgestaltung einfach als massives Teil ausbilden lässt.
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Durch die wenigstens eine entlang der Steckrichtung 6 entgegen der Wirkung der Andruckfeder 40 schwimmend gelagerte Konusfläche, hier die Konusfläche 38, lässt sich ein vibrationsfester Kontakt, der den Kontaktstift 24 an zwei in Steckrichtung 6 beabstandeten Stellen axial und radial fixiert, realisieren. Die schwimmende Lagerung kompensiert Fertigungstoleranzen und unterschiedliche Wärmeausdehnungen über einen großen Temperaturbereich. Es können sämtliche oder nur ein Teil der Konusflächen einer elektrischen Steckverbindung 1 gegen eine Federkraft verschieblich sein. Eine große Verbesserung der Vibrationsfestigkeit ergibt sich bereits bei einer einzigen derart verschieblichen Konusfläche.
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Aufgrund der hohen Vibrationsfestigkeit und der Einsatzmöglichkeit über große Temperaturbereiche sowie der niedrigen Übertragungsverluste sind Stecker 2, Buchse 4 sowie die elektrische Steckverbindung 1 insbesondere für Elektrofahrzeuge gedacht, die hohen Anforderungen genügen, beispielsweise für Elektrofahrzeuge für den öffentlichen Nahverkehr, im Bauwesen oder geländegängige Elektrofahrzeuge. Auch andere Einsatzgebiete, wie industrielle Anwendungen oder Anwendungen in der Marine- oder Luftfahrttechnologie sind möglich.
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Die Buchse 4 kann an ihrem von der Einstecköffnung 50 abgewandten Ende eine beispielsweise hülsenförmige Leiteranschlussstelle 56 aufweisen, die Leitungen von wenigstens 50 mm2, vorzugsweise von wenigstens 75 oder 80 mm2 bis hin zur 110 mm2 oder 100 mm2 aufnehmen kann. Der Stecker 2 ist ebenfalls mit einer Leiteranschlussstelle, hier mit dem Bezugszeichen 58 versehen, ausgestattet, die zur Verbindung mit einem genauso großen Leiter dienen kann.
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Zur Zentrierung und zumindest vorübergehenden Halterung des Steckers 2 beim Einstecken in die Buchse 4 kann eine radialelastische, ring- und/oder käfigförmige Kontaktfeder 60 in der Buchse 4 unverlierbar aufgenommen sein. Die Kontaktfeder 60 dient der Übertragung des Stroms zwischen Buchse und Stecker. Sie stützt sich bevorzugt zwischen dem zylindrischen Bereich 32 und der als Kontakthülse dienenden Stiftaufnahme 53 ab. Der von der Kontaktfeder 60 bereitgestellte elektrische Kontakt ist von dem mechanischen Kontakt über die Konusflächen 26, 28, 36, 38 entkoppelt. Dies führt zu einer besonders stoß- und vibrationsfesten elektrischen Verbindung. Zusätzlich können auch die Konusflächen zur Stromübertragung genutzt werden, um den Übergangswiderstand besonders gering zu halten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Stiftaufnahme 53 und der Stiftkontakt 24 und die Konusflächen elektrisch leitend sind.
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In den 1 bis 3 ist beispielhaft ein Steckvorgang gezeigt, wobei das ohnehin optionale Umgehäuse 12 nicht dargestellt ist. Bevor der Stecker 2 in Steckrichtung 6 in die Buchse 4 eingesteckt wird, ist die Hülse 42 durch die Andruckfeder 40 in ihre vordere Endposition gedrückt, in der ihr vorderes, zur Einstecköffnung 50 weisendes Ende 62 am Anschlag 54 anliegt.
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Wird nun der Stecker 2 in die Buchse 4 eingesteckt, so bleibt die Hülse 42 in dieser vorderen Endlage 64, bis die Konusfläche 28 des Steckers 2 gegen die komplementäre Konusfläche 38 der Buchse 4 bzw. Hülse 42 drückt, wie dies in 2 gezeigt ist. Wird nun der Stecker 2 in Steckrichtung 6 weiter in die Buchse 4 eingeführt, so drückt die steckerseitige Konusfläche 28 die Hülse 42 über die Konusfläche 38 in Steckrichtung 6 weg vom Anschlag 54 bzw. von der Einstecköffnung 50 gegen die Andruckfeder 40. Die Konusfläche 38 der Hülse 42 wird durch die Wirkung der Andruckfeder 40 gegen die Konusfläche 28 des Steckers 2 gedrückt. Der Steckvorgang ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel abgeschlossen, wenn wie in 3 gezeigt, die Konusfläche 26 des Steckers gegen die Konusfläche 36 der Buchse 4 gefahren ist. Dann ist die vollständig zusammengesteckte Stellung 10 erreicht.
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In 5 ist eine Variante einer Buchse 4 gezeigt, die einen Befestigungsabschnitt 14 zur Fixierung des Steckers 2 entlang der Steckrichtung 6 aufweist. Im vollständig gesteckten Zustand ist der Stecker 2 unmittelbar mit der Buchse 4 parallel zur Steckrichtung 6 starr verbunden. Der Befestigungsabschnitt 14 kann beispielsweise ein Gewinde, ein Bajonettverschluss oder eine in Steckrichtung 6 wirkende bzw. sperrende Verrastung oder Verriegelung sein. Lediglich beispielhaft ist in 5 als Befestigungsabschnitt 14 ein Innengewinde der Buchse 4, das mit einem entsprechenden Außengewinde des Steckers 2 zusammenwirkt, gezeigt. Der Befestigungsabschnitt 14 kann sich an jeder Stelle des Steckers 2 befinden, die im vollständig zusammengesteckten Zustand 10 außerhalb der Hülse 42 liegt.
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Bei der Ausgestaltung der 5 kann auf ein Umgehäuse 14, wie es in 4 dargestellt ist, verzichtet werden.
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In 6 ist eine elektrische Steckverbindung 1 gezeigt, die mehrere Stecker 2 und Buchsen 4 gemäß einer der obigen Ausgestaltungen aufweist. Sowohl die Buchse 4 als auch der Stecker 2 sind in ihrem jeweiligen Umgehäuse 14 gegen eine Ausgleichsfeder 16 verschieblich aufgenommen. Die durch die Vorspannung der Feder 16 erzeugte Kraft 22 ist dabei bei der Buchse 4 zum Stecker 2 und beim Stecker 2 zur Buchse 4 hin gerichtet. Somit wirken bei der in 6 dargestellten Ausgestaltung die Ausgleichsfedern 16 gegen die Andruckfeder 40, was bei entlang der Steckrichtung 6 miteinander verrasteten Umgehäusen 14 zu einer zweifach schwimmenden Lagerung führt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Steckverbindung
- 2
- (männlicher) Stecker
- 4
- (weiblicher) Stecker, Buchse
- 6
- Steckrichtung
- 8
- Umgehäuse
- 10
- vollständig gesteckter Zustand
- 12
- Umgehäuse
- 14
- Befestigungsabschnitt
- 16
- Ausgleichsfeder
- 18
- Absatz des Umgehäuses
- 20
- Absatz der Buchse (oder des Steckers)
- 22
- von der Ausgleichsfeder erzeugte Kraft
- 24
- Kontaktstift
- 26
- Konusfläche des Steckers
- 28
- Konusfläche des Steckers
- 30
- freies Ende des Steckers
- 32
- zylinderförmiger Abschnitt
- 34
- Zentrierzapfen
- 36
- Konusfläche der Buchse
- 38
- Konusfläche der Buchse
- 40
- Andruckfeder
- 42
- Hülse
- 44
- vordere Kammer der Hülse
- 46
- hintere Kammer der Hülse
- 48
- Trennwand zwischen vorderer und hinterer Kammer
- 50
- Einstecköffnung
- 52
- Sockel
- 53
- Stiftaufnahme
- 54
- Anschlag
- 56
- Leiteranschlussstelle der Buchse
- 58
- Leiteranschlussstelle des Steckers
- 60
- Kontaktfeder
- 62
- vorderes Ende der Hülse
- 64
- Endlage der Hülse
