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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindersystem, mit einem ersten Steckverbinderteil, welches ein als Stecker ausgeführtes erstes metallenes Kontaktelement aufweist, und mit einem zweiten Steckverbinderteil, welches ein als Steckhülse ausgeführtes zweites metallenes Kontaktelement aufweist, wobei das erste und das zweite Kontaktelement jeweils mindestens einen Kontaktabschnitt aufweisen, die bei zusammengefügten Steckverbinderteilen miteinander eine elektrische Verbindung herstellen, wobei an einem der Steckverbinderteile ein Körper angeordnet ist, der mindestens eine Abstreifgeometrie aufweist, welche beim Zusammenfügen der Steckverbinderteile Schmutzpartikel vom Kontaktabschnitt des anderen Kontaktelements abstreift.
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Bei experimentellen Steck- und Ziehkraftuntersuchungen an elektrischen Kontaktsystemen wird gelegentlich beobachtet, dass über die Steckzyklen hinweg die Steckkräfte unzulässig hoch ansteigen. Im Anschluss solcher Experimente sind Steckspuren auf dem Stecker sowie auch auf den Kontaktkuppen der Steckhülse sichtbar. Diese Steckspuren auf den jeweiligen Kontaktelementen sind unterschiedlich stark ausgeprägt und teilweise ist ein Durchrieb feststellbar. Der entstehende Materialabrieb lagert sich hauptsächlich auf den jeweiligen Kontaktelementen ab und erhöht dadurch den Reibungskoeffizienten zwischen den Kontaktpartnern.
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Ein gattungsgemäßes Steckverbindersystem ist aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2015 110 226 B3 bekannt. Das Dokument beschreibt einen Hochstromkontakt, bestehend aus einem beweglichen Flachkontakt, und einen feststehenden buchsenartigen Kontaktteil. Das feststehende Kontaktteil weist ein kastenförmiges Metallgehäuse auf, welches innerhalb eines thermoplastischen Steckergehäuses angeordnet ist. Nahe der Eingangsöffnung des Steckergehäuses ist an dem Steckergehäuse eine Abstreifkante angeordnet, die als Lippe ausgebildet ist. Direkt anschließend an die Lippe ist ein Schmutzreservoir angeordnet, das sich zwischen Steckergehäuse und Stirnseite des feststehenden Kontaktteils befindet. Abgestreifte Schmutzpartikel fallen in dieses Schmutzreservoir. Die Lippe ist weicher als das Steckergehäuse und besteht aus einem weichen Thermoplast oder einem harten Elastomer. Das Kontaktsystem bildet so ein Reinigungssystem aus, das die Kontaktqualität der Kontaktteile über den Betriebszeitraum verbessert.
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Es stellte sich die Aufgabe, ein gattungsgemäßes elektrisches Steckverbindersystem weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß erstens dadurch gelöst, dass der Körper beim Überfahren einen Schmierstoff abgibt.
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Dadurch ist bei jedem Steckzyklus der Steckverbinderteile eine erneute Schmierung auf den Kontaktzonen der Kontaktelemente sichergestellt, woraus sich eine Reihe von Vorteilen ergeben. So wird der Reibungskoeffizient zwischen Stecker und Steckhülse minimiert. Dadurch lassen sich Steck- und Ziehkräfte reduzieren, wodurch auch der Verschleiß auf den Kontaktzonen verringert wird. Letztendlich kann so auch nach vielen Steckzyklen Durchrieb verhindert werden und so die Gebrauchsdauer des Steckverbinders erhöht werden.
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Der den Schmierstoff abgebende Körper bildet zugleich eine Abstreifgeometrie aus. Diese bewirkt, dass Kunststoff- oder Metallpartikel sowie auch gegebenenfalls externe Fremdstoffe aus der jeweiligen Kontaktzone abgestreift und aufgenommen werden. Damit gelangen keine Partikel lose ins Kontaktsystem. Durch die Reduzierung der Partikelanzahl kann ein besonders geringer elektrischer Übergangswiderstand sichergestellt werden.
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Bei der Berührung zwischen einem Kontaktelement und dem Körper wird durch die Kontaktnormalkraft das Kontaktelement abgestreift, gereinigt und durch ein Schmiermittel geschmiert. Das Schmiermittel, beispielsweise ein Silikonöl, geht keine chemische Verbindung mit dem Körper ein und gibt dementsprechend einen Teil des integrierten Schmierstoffes über die Oberfläche frei.
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Der Körper bildet somit eine in das Steckverbindersystem integrierte kombinierte Schmier- und Reinigungsstation aus.
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Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß zweitens dadurch gelöst, dass die Oberfläche des Körpers eine höhere Härte und/oder geringere Rauigkeit als der Kontaktabschnitt des anderen Kontaktelements aufweist.
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Der Körper besteht in diesem Fall beispielsweise nicht aus einem weichen elastomeren Kunststoff, sondern stattdessen vorzugsweise aus einem Hartplastik oder einem Metall. Auch ein derartiger Körper ist geeignet, Fremdstoffe abzustreifen und festzuhalten.
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Vorteilhaft ist, dass ein derartiger Körper die Oberflächenstruktur des Kontaktabschnitts des anderen Kontaktelements glätten und verdichten kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnung hervor. Es zeigen
- 1 ein erstes erfindungsgemäßes elektrisches Steckverbindersystem,
- 2 ein zweites erfindungsgemäßes elektrisches Steckverbindersystem,
- 3 ein Rundstecker eines dritten erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindersystems,
- 4 eine Rundbuchse eines vierten erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindersystems,
- 5 ein Längsschnitt durch den vorderen Abschnitt des Flachsteckers gemäß der 1,
- 6 eine Ausschnittsvergrößerung aus der Darstellung der 5,
- 7 mögliche Randkonturen eines Körpers,
- 8 ein Längsschnitt durch den vorderen Abschnitt eines Flachsteckers eines fünften erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindersystems.
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Bei den nachfolgend dargestellten Steckverbindern und Steckverbindersystemen werden zur Erläuterung der Steckverbinderteile allein deren metallenen Kontaktelemente 110, 210, 310, 510, 120, 220, 420 dargestellt. Selbstverständlich können die Steckverbinderteile darüber hinaus Steckverbindergehäuse aus Kunststoff aufweisen, auf deren Abbildung hier zur Vereinfachung der Darstellung verzichtet wurde. Die 1 zeigt ein erstes erfindungsgemäßes elektrisches Steckverbindersystem. Die 1a) zeigt dabei die Draufsicht auf ein erstes elektrisches Kontaktelement 110 in Form eines Flachsteckers. Das Kontaktelement 110 besteht aus einem Metallteil, welches vorzugsweise einstückig als Stanzbiegeteil hergestellt ist. Beidseitig eines Grundkörpers 113 weist es an einem Ende einen Anschlussbereich mit einem Crimpabschnitt 111 und am entgegengesetzten Ende einen Kontaktabschnitt 112 in Form eines Flachsteckkontakts auf.
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Ein dazu komplementäres zweites elektrisches Kontaktelement 120 in Form einer Steckhülse ist in der 1b) dargestellt. Auch die Steckhülse 120 kann vorzugsweise als einstückiges Stanzbiegeteil gefertigt sein. Die 1b) zeigt einen Blick in das Innere der Steckhülse 120. Innerhalb eines kastenförmigen Grundkörpers 123 sind vier einstückig angeformte Kontaktfedern 122 erkennbar, welche nach dem Verbinden mit dem ersten elektrischen Kontaktelement 110 dessen Kontaktabschnitt 112 kontaktieren. Mittels mehrerer Crimplaschen 121 können elektrische Anschlussleitungen mit dem zweiten Kontaktelement 120 verbunden werden.
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Am ersten Kontaktelement 110 ist ein Körper 114 angeordnet, der eine Abstreifgeometrie 115 ausbildet. Der Körper 114 ist dazu beispielsweise als eine einstückige Anordnung mehrerer aus einem Elastomer bestehender Lippen 116 ausgeführt, welche umlaufend um den Kontaktabschnitt 112 des Flachkontakts herumgelegt sind, und zwar vorzugsweise nahe der Spitze des Kontaktabschnitts 112.
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Der Körper 114 ist deutlicher in den 5 und 6 dargestellt. Die 5 zeigt einen Längsschnitt durch den Kontaktabschnitt 112 des in der 1 dargestellten Kontaktelements 110.
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Ein Ausschnitts A aus der 5 ist in der 6 vergrößert dargestellt. Darin erkennbar ist ein Randabschnitt des Körpers 114, der vorzugsweise in einer hier nicht als Einzelmerkmal erkennbaren Ringnut am Kontaktelement 110 gehalten wird. Die Außenseite des Körpers 114 weist Erhöhungen und Vertiefungen auf, welche hier eine Abstreifgeometrie 115 mit mehreren Lippen 116 ausbildet.
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Die Form der Abstreifgeometrie 115 kann dabei je nach Art der Steckverbinderanordnung und dessen Anwendungsumgebung verschiedenartig ausgebildet sein. Vier rein beispielhafte Lippenkonturen sind in den 7a bis 7d der 7 schematisch dargestellt. Die Lippen 116 können hierbei beispielsweise eine abgerundete Form (7a) oder mehrfach abgerundete Form (7c) oder auch eine spitze (7b) oder abgeflachte Dreiecksform (7d) aufweisen.
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Der Körper 114 kann hier zugleich ein Reservoir für einen hier nicht dargestellten Schmierstoff bereitstellen. Der Schmierstoff besteht vorzugsweise aus einem Öl, insbesondere einem Silikonöl. Als Schmierstoff kann aber auch ein Fett oder ein Feststoff wie beispielsweise Graphit vorgesehen sein. Der Körper 114 kann zur Aufnahme und Speicherung des Schmierstoffs etwa eine insgesamt poröse, schwammartige Struktur aufweisen oder gezielt mit einzelnen Hohlräume versehen sein, welche den Schmierstoff aufnehmen. Über die Lippen 116 der Abstreifgeometrie 115 des Körpers 114 wird der Schmierstoff auf die Kontaktabschnitte 122 eines anfügbaren zweiten Kontaktelements 120 übertragen.
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Eine weitere Funktion der Lippen 116 der Abstreifgeometrie 115 besteht darin, Schmutzpartikel 118 von dem mindestens einen Kontaktabschnitt 122 des anfügbaren zweiten Kontaktelements 120 abzustreifen. Aufgrund des auf den Lippen 116 vorhandenen Schmierstoffs bleibt dabei der größte Anteil der Schmutzpartikel 118 zwischen den Lippen 116 haften und wird so von den Kontaktabschnitten 122 des anderen Kontaktelements 120 ferngehalten.
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Bei jedem Zusammenfügen und bei jedem Trennvorgang der Kontaktelemente 110, 120 wird der mindestens eine Kontaktabschnitt 122 des zweiten Kontaktelements 120 an den Lippen 116 vorbeigeführt, wodurch der mindestens eine Kontaktabschnitt 122 mit dem Schmierstoff benetzt wird. Durch die gegenseitige Berührung der Kontaktabschnitte 112, 122 der miteinander verbundenen Kontaktelemente 110, 120 gelangt der Schmierstoff zudem gleichermaßen auf die Kontaktabschnitte 112, 122 beider Kontaktelemente 110, 120.
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Wie die 2 verdeutlicht kann statt auf dem steckerartigen Kontaktelement 210 ein Körper 224 auch auf dem buchsenseitigen Kontaktelement 220 angeordnet sein, wobei der Körper 224 am Eingang der Steckhülse 210 noch vor deren - in der 2b nicht erkennbaren - federnden Kontaktelementen angeordnet ist. Der Körper 224 kann dazu entweder ein- oder auch mehrstückig ausgebildet sein.
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Die 3 und 4 verdeutlichen, dass eine erfindungsgemäße Ausgestaltung nicht auf Flachsteckverbinder beschränkt ist, sondern auch bei Rundsteckverbindern vorgesehen sein kann. So zeigt die 3 einen Rundstecker 310 mit einem umlaufenden Körper 314 an einem zylinderförmigen Kontaktabschnitts 312.
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Die 4 zeigt eine Rundsteckbuchse 420 mit einem ringförmigen Körper 424, der an der Innenwand des hohlzylinderförmigen Kontaktabschnitts 422 der Rundsteckbuchse 420 angeordnet ist.
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Selbstverständlich wird auch bei Rundsteckverbindern nur jeweils eines der zu verbindenden beiden Steckverbinderteile mit einem Körper 314, 424 ausgestattet.
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In der 8 ist ein Flachstecker als Kontaktelement 510 mit einem angeformten Körper 524 schematisch im Schnitt dargestellt. Der Körper 524 umgibt einen Steckerabschnitt direkt unterhalb der Steckerspitze..
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Ein solcher Körper 524 kann vorzugsweise aus einem Hartplastik oder einem Metall bestehen und ist geeignet, Fremdstoffe abzustreifen und festzuhalten. Er bildet somit durch seine Oberfläche ebenfalls eine Abstreifgeometrie 515 aus
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Der Körper 524 erzeugt eine Reibreduzierung dadurch, dass seine Oberfläche im Vergleich zu der eines hier nicht dargestellten Fügepartners eine höhere Härte aufweist. Hierdurch wird bei der Festkörperreibung ein geringerer Reibkoeffizient erreicht. Zusätzlich wirkt auch eine geringere Rauigkeit vorteilhaft.
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Beim Überfahren des Körpers 524 wird der weichere Fügepartner eingeebnet und teilweise verdichtet. Hieraus folgen die gewünschten Reibeigenschaften. Scharfkantige Abstreifgeometrien sind bei dieser Art der Reibreduzierung zu vermeiden, da sonst der weichere Werkstoff gefurcht werden könnte.
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Bezugszeichen
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- 110, 210, 310, 510
- erstes Kontaktelement (Stecker)
- 111
- Crimpabschnitt
- 112, 212, 312, 422
- Kontaktabschnitt
- 113, 123
- Grundkörper
- 114, 224, 314, 424, 524
- Körper
- 115, 515
- Abstreifgeometrie
- 116
- Lippen
- 118
- Schmutzpartikel
- 120, 220, 420
- zweites Kontaktelement (Steckhülse)
- 121
- Crimplaschen
- 122
- Kontaktfedern (Kontaktabschnitt)
- A
- Ausschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015110226 B3 [0003]
