DE102022128688A1

DE102022128688A1 - Elektrisches Steckverbindungselement mit Formgedächtnisdichtung sowie Steckverbindung damit

Info

Publication number: DE102022128688A1
Application number: DE102022128688.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Bierwirth; Yusuf Grottenthaler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2024-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindungselement (1; 2), aufweisend mindestens ein Dichtungselement (17), das Formgedächtnispolymer aufweist. Die Erfindung betrifft auch eine Steckverbindung (1, 2), aufweisend ein erstes elektrisches Steckverbindungselement (1) mit einem ersten Gehäuse (3) und mit mindestens einem ersten elektrischen Kontaktelement (4) und ein zweites elektrisches Steckverbindungselement (2) mit einem zweiten Gehäuse (9) und mit mindestens einem zweiten elektrischen Kontaktelement (10), wobei das erste Gehäuse (34) in eine frontseitige Öffnung des zweiten Gehäuses (9) einsteckbar ist, im zusammengesteckten Zustand eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen (4) der Steckverbindungselemente (1, 2), vorliegt und im zusammengesteckten Zustand mindestens ein Dichtungselement (17), das Formgedächtnispolymer aufweist, zwischen den Gehäusen (3, 9) eingeklemmt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug (F), insbesondere Elektrofahrzeug, aufweisend mindestens eine solche Steckverbindung (1, 2), insbesondere integriert in ein Energiebordnetz (BN) des Fahrzeugs (F).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindungselement mit mindestens einem Dichtungselement. Die Erfindung betrifft auch eine Steckverbindung, aufweisend ein erstes elektrisches Steckverbindungselement mit einem ersten Gehäuse und mit mindestens einem ersten elektrischen Kontaktelement und ein zweites elektrisches Steckverbindungselement mit einem zweiten Gehäuse und mit mindestens einem zweiten elektrischen Kontaktelement, wobei das erste Gehäuse in eine frontseitige Öffnung des zweiten Gehäuses einsteckbar ist, im zusammengesteckten Zustand eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen der Steckverbindungselemente vorliegt und im zusammengesteckten Zustand mindestens ein Dichtungselement zwischen den Gehäusen eingeklemmt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, aufweisend mindestens eine solche Steckverbindung, insbesondere integriert in ein Energiebordnetz des Fahrzeugs. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Energiebordnetze von Elektrofahrzeugen.
Steckverbindungen der betreffenden Art sind grundsätzlich bekannt, wobei als Dichtungselement ein rein elastisches Dichtungselement, meist aus Gummi, verwendet wird. Bedingt durch die rein elastische Verformung der Dichtung ist typischerweise ein hoher Kraftaufwand nötig, um die Abdichtung der Verbindung ausreichend zuverlässig über die Lebensdauer herzustellen. Durch die hohe Krafteinwirkung ist die verformte Gummidichtung wenig beweglich, wodurch dämpfende Eigenschaften verloren gehen. Bedingt durch eine fehlerhafte Montage, durch hohe Steckkräfte beschleunigte Materialermüdung, Verzüge in der Geometrie, Umwelteinflüsse (z.B. Temperaturschwankungen, Vibrationen) und/oder ein häufiges Stecken der elektrischen Verbindung kann es vorkommen, dass die Abdichtung nicht mehr funktionsgemäß gewährleistet werden kann.
DE 10 2018 210 892 A1 offenbart ein Steckverbindungselement für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Leitelement, an welchem wenigstens ein Stecker einer Elektronikkomponente des Kraftfahrzeugs anschließbar ist, und mit einem Ummantelungselement aus Kunststoff, durch welches das Leitelement zumindest partiell elektrisch isoliert ist. Es ist vorgesehen, dass das elektrische Leitelement durch Urformen des Kunststoffs fest und unlösbar mit dem Ummantelungselement verbunden ist. Ferner ist ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Steckverbindungselements vorgeschlagen.
US 7,392,852 B2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen eines elastischen Memory-Schaumstoffs zu einem Expansionselement mit einem Außendurchmesser größer als ein Bohrloch durch Erhitzen des Expansionselements auf seine Übergangstemperatur und Komprimieren auf einen kleineren Einlaufdurchmesser, Abkühlen des komprimierten Expansionselements unterhalb seiner Übergangstemperatur und Einführen in das Bohrloch, dann Anheben des Expansionselements auf seine Übergangstemperatur, um zu bewirken, dass es sich ausdehnt und gegen die Bohrlochwand abdichtet. Die Aufweitung kann durch Aufweiten eines Dorns verstärkt werden, auf dem das Expansionselement ausgebildet ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Steckverbindungselement, aufweisend mindestens ein Dichtungselement, das Formgedächtnispolymer aufweist (das im Folgenden auch als „Formgedächtnisdichtung“ bezeichnet wird).
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass es sich unter einem signifikant geringeren Druck verformen lässt als eine herkömmliche Dichtung. Zudem ist eine Formgedächtnisdichtung robuster gegenüber insbesondere mehrfachen Steckvorgängen als eine rein elastische Dichtung und/oder gegenüber Materialverzug oder -wanderungen. Darüber passt sich eine Formgedächtnisdichtung besonders variabel an Bauteilungenauigkeiten wie Fertigungstoleranzen an und weist eine merkliche Robustheit gegenüber einer fehlerhaften Montage auf. Des Weiteren werden dämpfende Eigenschaften in Hinblick auf Vibrationen und Stöße durch die Beschaffenheiten der Dichtung begünstigt.
Unter einem elektrischen Steckverbindungselement wird insbesondere ein Kontaktelement verstanden, mittels dessen durch Stecken mit einem passenden Kontaktelement (auch als „Steckverbindungsgegenelement“ bezeichenbar) eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktelementen hergestellt werden kann. Je nach Ausgestaltung werden elektrische Steckverbindungselemente häufig auch als „Stecker“, „Buchsen“ usw. bezeichnet.
Das Steckverbindungselement kann beispielsweise an einem Ende einer elektrischen Leitung, z.B. eines Kabels, vorhanden sein oder in eine elektrische Last bzw. einen elektrische Verbraucher integriert sein, der z.B. an eine Leitung anschließbar ist.
Formgedächtnispolymere sind Kunststoffe, die einen Formgedächtniseffekt („Shape-Memory Effect“) aufweisen, sich also an ihre frühere äußere Form trotz einer zwischenzeitlichen starken Umformung scheinbar „erinnern“ können. Formgedächtnispolymere können insbesondere ein merklich, insbesondere hauptsächlich, viskoelastisches Verhalten mit insbesondere einem nur geringen bis vernachlässigbaren elastischen Verhalten aufweisen.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Formgedächtnispolymer ein Formgedächtnisschaum (auch als „Memory-Schaum“ oder „Memory Foam“ bezeichenbar) ist. Formgedächtnisschaum besteht hauptsächlich aus Polyurethan mit zusätzlichen Chemikalien, welche dessen Viskosität und Dichte erhöhen. Ein solcher Polyurethanschaum wird auch als „viskoelastischer“ Polyurethanschaum oder geringelastischer bzw. „Low-Resilience“-Polyurethanschaum, LRPu, bezeichnet. Ein möglicher Formgedächtnisschaum kann „Penguin Foam“ der Firma Sunstar sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Dichtungselement vollständig aus Formgedächtnispolymer besteht. Dies ist vorteilhafterweise besonders einfach herstellbar.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Dichtungselement separat hergestellt und folgend in dem Steckverbindungselement angeordnet worden ist, z.B. eingesetzt, angeklemmt und/oder angeklebt worden ist. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine besonders einfache und preiswerte Herstellung der Formgedächtnisdichtung, insbesondere falls diese eine eher einfache Form aufweist, z.B. in Form eines O-Rings vorliegt.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Dichtungselement an dem Steckverbindungselement hergestellt worden ist. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine Herstellung der Formgedächtnisdichtung, die auch komplexere Formen des Steckverbindungselements annehmen kann und insbesondere einer zur Aufgabe des Dichtungsmaterials vorgesehenen Fläche („Aufgabefläche“) des Steckverbindungselements folgen kann. Es ist eine Weiterbildung, dass die Aufgabefläche eine Fläche eines insbesondere nach innen gerichteten Flanschs („Flanschfläche“) ist, welcher Flansch insbesondere als Anschlag für das andere Steckverbindungselement dienen kann. Darüber hinaus entfällt vorteilhafterweise der Aufwand zur Montage des Dichtungselements. Das Herstellen des Dichtungselements an dem Steckverbindungselement kann z.B. durch Aufschäumen, Aufspritzen, usw. direkt auf das Steckverbindungselement erfolgen, z.B. auf ein Gehäuse des Steckverbindungselements.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Dichtungselement durch an dem Steckverbindungselement aufgebrachten Flüssigschaum hergestellt worden ist. Dies ist besonders präzise und zuverlässig umsetzbar und zudem einfach automatisierbar, beispielsweise unter Nutzung der sog. FOAMPLY-Aufschäumtechnik der Firma Sunstar.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Steckverbindungselement an mindestens einer Aufnahmefläche zum Aufbringen des Flüssigschaums oder anderen flüssigen, insbesondere zähflüssigen, Materials mindestens einen Vorsprung aufweist. So wird der Vorteil erreicht, dass eine besonders zuverlässige und betreffend Materialverzug, -ablösung und/oder - wanderung widerstandfähige Anordnung bereitgestellt wird. Dazu ist es besonders vorteilhaft, wenn der mindestens eine Vorsprung hinterschnitten ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Steckverbindungselement ein Gehäuse mit einer frontseitigen Öffnung und mindestens ein in dem Gehäuse untergebrachtes elektrisches Kontaktelement aufweist. Dies ermöglicht eine besonders robuste und zuverlässige Steckverbindung.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine Kontaktelement mindestens ein Schwert und/oder mindestens eine zur Aufnahme eines Schwerts eingerichtete Buchse umfasst. Dies ermöglicht einen besonders robuste und zuverlässige Steckverbindung auch zum Leiten hoher elektrischer Ströme.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Steckverbindung, aufweisend ein erstes elektrisches Steckverbindungselement mit einem ersten Gehäuse und mit mindestens einem ersten elektrischen Kontaktelement und ein zweites elektrisches Steckverbindungselement mit einem zweiten Gehäuse und mit mindestens einem zweiten elektrischen Kontaktelement, wobei

- das erste Gehäuse in eine frontseitige Öffnung des zweiten Gehäuses einsteckbar ist,
- im zusammengesteckten Zustand eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen der Steckverbindungselemente vorliegt und
- im zusammengesteckten Zustand mindestens ein Dichtungselement, das Formgedächtnispolymer aufweist, zwischen den Gehäusen eingeklemmt ist.

Die Steckverbindung kann analog zu dem Steckverbindungselement ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf. Speziell lässt sich die Formgedächtnisdichtung bei einem Zusammensetzen der beiden Steckverbindungselemente unter einem signifikant geringeren Druck verformen als eine herkömmliche rein elastisch Dichtung. Dadurch wiederum lässt sich eine höhere Anpresskraft bzw. Kontaktnormalkraft der Kontaktelemente (z.B. Schwert und Buchse) zueinander einstellen, was den elektrischen Kontakt verbessert und infolgedessen die Zuverlässigkeit der Steckverbindung deutlich erhöhen kann. Außerdem lässt sich eine besonders effektive Vibrationsentkopplung der beiden Steckverbindungselemente erreichen.
Es ist möglich, die Formgedächtnisdichtung separat herzustellen und erst beim Zusammensetzen der Steckverbindung mit den Steckverbindungselementen zu verheiraten. Es ist jedoch besonders einfach, wenn die Formgedächtnisdichtung bei Zusammenstecken bereits an einer der beiden Steckverbindungselemente oder Formgedächtnisdichtungen an beiden Steckverbindungselementen vorhanden sind. Es ist daher eine Ausgestaltung als auch eine eigenständige Lösung der vorliegenden Aufgabe, dass mindestens eines der Steckverbindungselemente ein Steckverbindungselement wie oben beschrieben ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das zweite Gehäuse an seiner Innenseite mindestens einen Anschlag für das erste Steckverbindungselement aufweist und mindestens eine Formgedächtnisdichtung im zusammengesteckten Zustand zumindest zwischen dem ersten Steckverbindungselement und dem Anschlag des zweiten Steckverbindungselements zusammengedrückt wird bzw. ist. So wird der Vorteil erreicht, dass schnelle Vibrationen quasi-elastisch gedämpft werden, während der Anteil an der Steckkraft zwischen den beiden Steckverbindungselementen bei ausreichend langsamer Steckung merklich verringerbar ist. Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine Formgedächtnisdichtung an dem Anschlag angeordnet wird, z.B. durch Einsetzen, Ankleben, Aufschäumen usw., insbesondere mit der dem erste Steckverbindungselement zugewandten Fläche als Aufgabe- oder Auflagefläche. Es ist eine Weiterbildung, dass der Anschlag durch einen insbesondere umlaufenden Flansch gebildet wird.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das erste Gehäuse eine frontseitige Öffnung aufweist, die von dem frontseitigen Rand umgeben ist und mindestens ein Dichtungselement mit Formgedächtnispolymer im zusammengesteckten Zustand zumindest zwischen dem frontseitigen Rand des ersten Gehäuses und dem Anschlag zusammengedrückt wird bzw. ist. Dies lässt sich vorteilhafterweise besonders einfach umsetzen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass im zusammengesteckten Zustand zumindest im Bereich des Dichtungselements ein insbesondere (bezüglich der Steckrichtung) radial umlaufender Spalt zwischen einer lateralen Außenseite des ersten Gehäuses und einer lateralen Innenseite des zweiten Gehäuses vorhanden ist, in den mindestens ein Dichtungselement mit Formgedächtnispolymer hineinragt und in dem dieser Teil des Dichtungselements durch die beiden Gehäuse zusammengedrückt wird bzw. ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass Biegebewegungen zwischen den beiden Steckverbindungselementen besonders effektiv gedämpft werden, wodurch vorteilhafterweise besonders bei starken und/oder schnellen Biegebewegungen, insbesondere Vibrationen, eine bessere Zuverlässigkeit der Steckverbindung erreicht wird.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der frontseitige Rand des ersten Gehäuses eine lateral außenseitig vorhandene Schräge aufweist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass sich eine zwischen dem Rand und dem Anschlag vorhandene Formgedächtnisdichtung besonders einfach und zuverlässig in den Spalt ausbreiten kann.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Dichtung eine sich in Richtung des Rands des ersten Gehäuses lateral verjüngende Form aufweist. Dies unterstützt den Vorteil, dass sich eine zwischen dem Rand und dem Anschlag vorhandene Formgedächtnisdichtung besonders einfach und zuverlässig in den Spalt ausbreiten kann.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Energiebordnetz eines Fahrzeugs, insbesondere einer Komponente davon wie einen Kabelstrang, aufweisend mindestens ein Steckverbindungselement wie oben beschrieben und/oder mindestens eine Steckverbindung wie oben beschrieben. Das Energiebordnetz kann analog zu dem Steckverbindungselement und/oder zu der Steckverbindung ausgebildet sein, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, aufweisend mindestens ein Steckverbindungselement wie oben beschrieben und/oder mindestens eine Steckverbindung wie oben beschrieben. Das Fahrzeug kann analog zu dem Steckverbindungselement und/oder zu der Steckverbindung ausgebildet sein, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug ist, z.B. ein Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), ein brennstoffzellenangetriebenes Fahrzeug (FCEV) oder ein batterie- bzw. vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug (BEV). Jedoch kann das Fahrzeug auch ein Fahrzeug mit Verbrennermotor sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Steckverbindung in ein Energiebordnetz des Fahrzeugs integriert ist. So kann die Versorgung von elektrisch betriebenen Fahrzeugkomponenten mit elektrischer Energie besonders zuverlässig sichergestellt werden. Dies ist besonders wichtig, wenn eine solche Fahrzeugkomponente sicherheitsrelevant ist, beispielsweise ein elektrisches Lenk- oder Bremssystem.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Fahrzeug für ein teil- oder hochautomatisiertes Fahren eingerichtet ist. In diesem Kontext ist es besonders vorteilhaft, die Versorgung von elektrisch betriebenen Fahrzeugkomponenten mit elektrischer Energie hochzuverlässig sicherzustellen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.

1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze einer Steckverbindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Steckverbindungselement und einem zweiten Steckverbindungselement in einem erst teilgesteckten Zustand;
2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze der Steckverbindung aus 1 mit dem ersten und zweiten Steckverbindungselement in einem vollständig zusammengesteckten Zustand;
3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze einer Steckverbindung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Steckverbindungselement und einem zweiten Steckverbindungselement in einem teilgesteckten Zustand;
4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze der Steckverbindung aus 3 mit dem ersten und zweiten Steckverbindungselement in einem vollständig zusammengesteckten Zustand; und
5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze einer Steckverbindung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Steckverbindungselement und einem zweiten Steckverbindungselement in einem teilgesteckten Zustand.

1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze einer Steckverbindung 1, 2 mit einem ersten elektrischen Steckverbindungselement 1 und einem zweiten elektrischen Steckverbindungselement 2 in einem erst teilweise zusammengesteckten Zustand. 2 zeigt die Steckverbindung 1, 2 in ihrem vollständig zusammengesteckten Zustand. Die Steckverbindung kann beispielsweise in ein Energiebordnetz BN eines Elektrofahrzeugs F integriert sein.
Das erste Steckverbindungselement 1 weist ein „erstes“ Gehäuse 3, z.B. aus Kunststoff oder Metall, auf, das ein elektrisches Kontaktelement in Form eines Schwerts 4 aus elektrisch leitfähigem Material, z.B. Metall, seitlich und rückseitig umgibt. Das Schwert 4 ragt durch eine Rückseite 5 des Gehäuses 3 und kann dort elektrisch mit einer elektrischen Leitung oder einer Platine (o. Abb.) kontaktiert werden. Eine Frontseite 6 des ersten Gehäuses 3 ist offen, wobei ein freier Rand 7 des zweiten Gehäuses 3, welcher eine frontseitige Öffnung 8 umgibt. Das Schwert 4 kann seitlich vollständig on dem Gehäuse 3 umgeben sein oder, wie gezeigt, durch die frontseitige Öffnung 8 herausragen.
Das zweite Steckverbindungselement 2 weist ein „zweites“ Gehäuse 9, z.B. aus Kunststoff oder Metall, auf, das ein elektrisches Kontaktelement in Form eines Klemmelements („Buchse“) 10 aus elektrisch leitfähigem Material, z.B. Metall, seitlich und rückseitig umgibt. Die Buchse 10 weist zwei sich gegenüberliegende Laschen 11 auf, die an einem stiftartigen Abschnitt 12 zusammengeführt sind. Der stiftartige Abschnitt 12 ragt durch eine Rückseite 13 des zweiten Gehäuses 9 und kann dort elektrisch mit einer elektrischen Leitung oder Platine (o. Abb.) kontaktiert werden. Eine Frontseite 14 des zweiten Gehäuses 9 ist offen, wobei die Buchse 10, wie gezeigt, innerhalb des zweiten Gehäuses 9 verbleiben kann oder durch die Frontseite 14 herausragen kann. An einer Innenseite des zweiten Gehäuses 9 sind ein oder mehrere nach innen vorspringende Vorsprünge vorhanden, welche als Anschlag 15 bzw. Anschläge 15 für den freien Rand 7 des ersten Gehäuses 3 dienen, wenn das Gehäuse 3 bei Zusammenstecken der Steckverbindungselemente 1, 2 in die Frontseite 14 des Gehäuses 9 eingesteckt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Anschlag 15 ein insbesondere umlaufender Flansch ist.
Beim Zusammenstecken wird außerdem das Schwert 4 zwischen die Laschen 11 der Buchse 10 eingeschoben und drückt diese dadurch auseinander, wodurch ein federnder Kontakt zwischen dem Schwert 4 und jeder der beiden Laschen 11 zustande kommt. Nun kann ein elektrischer Strom zwischen dem Schwert, den Laschen 11 und dem stiftartigen Abschnitt 12 fließen. Um ein unbeabsichtigtes Trennen der beiden Steckverbindungselemente 1 und 2 zu verhindern, können diese, insbesondere lösbar, verrastet werden, wie hier durch eine an dem ersten Steckverbindungselement 1 gezeigte Rastvorrichtung 16 angedeutet.
Um den in ihrem zusammengesteckten Zustand gebildeten Innenraum der Steckverbindung 1, 2 vor Umwelteinflüssen wie einem Eindringen von Schmutz und/oder Feuchtigkeit zu schützen, ist zwischen dem frontseitigen freien Rand 7 des Gehäuses 3 und dem mindestens einen Anschlag 15 des Gehäuses 9 eine insbesondere bezüglich der Steckrichtung in Umfangsrichtung umlaufende Dichtung vorhanden. Sie wird im zusammengesetzten Zustand durch den Rand 7 und den Anschlag 15 zusammengedrückt.
Herkömmlicherweise besteht die Dichtung aus elastischem Kunststoff, insbesondere Gummi. Die Dichtung trägt neben der zum Einführen des Schwerts 4 in die Buchse 10 aufgewandten Kraft zu der Steckkraft bei, die benötigt wird, um die Steckverbindungselemente 1 und 2 zusammenzustecken. Ist diese Steckkraft z.B. durch Vorschriften begrenzt, limitiert nachteiligerweise die zum Zusammendrücken der herkömmlichen elastischen Dichtung benötigte Kraft diejenige Kraft, die durch die Buchse 10 auf das Schwert 4 ausgeübt werden kann.
Erfindungsgemäß besteht daher die Dichtung („Formgedächtnisdichtung“ 17) aus Formgedächtnispolymer, insbesondere Formgedächtnisschaum („Memory Foam“). Die Formgedächtnisdichtung 17 weist insbesondere die Eigenschaft auf, dass sie ein merklich, insbesondere überwiegend, viskoelastisches Verhalten zeigt und sich bei Zusammensetzen der beiden Steckverbindungselemente 1 und 2 unter einem signifikant geringeren Druck verformen lässt als eine herkömmliche rein elastisch verformbare Dichtung. Dadurch wiederum lassen sich höhere Anpresskräfte bzw. Kontaktnormalkräfte zwischen Buchse 10 und Schwert 4 einstellen, was eine Zuverlässigkeit der Steckverbindung 1, 2 deutlich erhöhen kann.
Zudem ist eine Formgedächtnisdichtung 17 robuster gegenüber insbesondere mehrfachen Steckvorgängen als eine rein elastische Dichtung und/oder gegenüber Materialverzug und -wanderungen. Darüber passt sich eine Formgedächtnisdichtung 17 besonders variabel an Bauteilungenauigkeiten wie Fertigungstoleranzen an.
3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze einer Steckverbindung 21, 22 mit einem ersten Steckverbindungselement 21 und einem zweiten Steckverbindungselement 22 in einem teilweise zusammengesteckten Zustand. 4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die Steckverbindung 21, 22 im zusammengesteckten Zustand.
Das erste Steckverbindungselement 21 unterscheidet sich von dem ersten Steckverbindungselement 3 dadurch, dass der freie Rand 23 des Gehäuses 24 angeschrägt oder angefast ist, insbesondere so, dass die Schräge 25 an einer Außenseite vorhanden ist, welche dem Gehäuse 9 des zweiten Steckverbindungselements 22 gegenüberliegt.
Zusätzlich oder alternativ kann die Formgedächtnisdichtung 26 an ihrem dem freien Rand 23 gegenüberliegenden Bereich dünner bzw. flacher sein als an ihrem dem Anschlag 15 gegenüberliegenden Bereich, was wie gezeigt durch eine Stufung, aber z.B. auch durch eine schräge bzw. keilförmige Form usw. erreicht werden kann.
Durch dieses Ausführungsbeispiel wird erreicht, dass die Formgedächtnisdichtung 26 besonders einfach und verlässlich ein einem seitlichen, insbesondere umlaufenden Zwischenraum, insbesondere Spalt 27, zwischen dem ersten Steckverbindungselement 21 und dem zweiten Steckverbindungselement 22 eintreten kann und dort dann insbesondere auch durch die beiden Steckverbindungselemente 21 und 22 lateral zusammengedrückt werden kann. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die effektive Länge der Formgedächtnisdichtung 26 besonders groß ist, was einen noch zuverlässigeren Schutz gegenüber Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit ergibt, insbesondere auch langfristig. Darüber hinaus ermöglicht dieser Bereich der Formgedächtnisdichtung 26 den Vorteil, dass Biegebewegungen zwischen den beiden Steckverbindungselementen 21 und 22 gedämpft werden, wodurch vorteilhafterweise besonders bei starken und/oder schnellen Vibrationen eine bessere Zuverlässigkeit der Steckverbindung 21, 22 erreicht wird.
5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze einer Steckverbindung 1, 32 mit dem ersten Steckverbindungselement 1 und einem zweiten Steckverbindungselement 32 in einem teilweise zusammengesteckten Zustand. Die Steckverbindung 1, 32 ist ähnlich zu der Steckverbindung 1, 2 aufgebaut, jedoch weist das zweite Steckverbindungselement 32 nun im Bereich der Formgedächtnisdichtung 33 ein oder mehrere insbesondere hinterschnittene Vorsprünge auf, welche dazu dienen, die Formgedächtnisdichtung 33 kraft- und/oder formschlüssig zu halten und deren Verschiebung zu verhindern. Vorliegend sind die Vorsprünge beispielhaft als Haken oder Zähne 34 ausgebildet, die an einer Frontseite des mindestens einen Anschlags 35 des Gehäuses 36 ansetzen. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders vorteilhaft, wenn die Formgedächtnisdichtung 33 in dem zweiten Steckverbindungselement 32 erzeugt wird, z.B. durch Anspritzen an oder Anschäumen auf den Anschlag 35.
Jedoch kann die Formgedächtnisdichtung 17, 26, 33 allgemein separat hergestellt und dann in das zweite Steckverbindungselement 2, 22, 32 eingesetzt werden oder direkt in dem zweiten Steckverbindungselement 2, 22, 32 erzeugt wird.
Allgemein kann eine Formgedächtnisdichtung 17, 26, 33 vor dem Zusammenstecken an dem ersten Steckverbindungselement 1, 21 und/oder an dem zweiten Steckverbindungselement 2, 22, 32 angeordnet (befestigt oder erzeugt) werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Erstes Steckverbindungselement
2: Zweites Steckverbindungselement
3: Gehäuse
4: Schwert
5: Rückseite des Gehäuses
6: Frontseite des Gehäuses
7: Freier Rand des Gehäuses
8: Frontseitige Öffnung
9: Gehäuse
10: Buchse
11: Lasche
12: Stiftartiger Abschnitt der Buchse
13: Rückseite des Gehäuses
14: Frontseite des Gehäuses
15: Anschlag
16: Rastvorrichtung
17: Formgedächtnisdichtung
21: Erstes Steckverbindungselement
22: Zweites Steckverbindungselement
23: Freier Rand
24: Gehäuse
25: Schräge
26: Formgedächtnisdichtung
32: Zweites Steckverbindungselement
33: Formgedächtnisdichtung
34: Zahn
35: Anschlag
36: Gehäuse
BN: Energiebordnetz
F: Elektrofahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018210892 A1 [0003]
US 7392852 B2 [0004]

Claims

Elektrisches Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32), aufweisend mindestens ein Dichtungselement (17; 26; 33), das Formgedächtnispolymer aufweist.
Elektrisches Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement (17; 26; 33) vollständig aus Formgedächtnispolymer besteht.
Elektrisches Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (17; 26; 33) separat hergestellt und folgend in dem Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) angeordnet worden ist.
Elektrisches Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (17; 26; 33) an dem Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) hergestellt worden ist.
Elektrisches Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) nach Anspruch 4, wobei das Dichtungselement (17; 26; 33) durch an dem Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) aufgebrachten Flüssigschaum hergestellt worden ist.
Elektrisches Steckverbindungselement (32) nach Anspruch 5, wobei das Steckverbindungselement (2) an mindestens einer Aufgabefläche zum Aufbringen des Flüssigschaums mindestens einen insbesondere hinterschnittenen Vorsprung (34) aufweist.
Elektrisches Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) ein Gehäuse (3; 9; 24; 36) mit einer frontseitigen Öffnung (8) und mindestens ein in dem Gehäuse (3; 9; 24; 36) untergebrachtes elektrisches Kontaktelement (4; 10) aufweist.
Elektrisches Steckverbindungselement (1; 2) nach Anspruch 7, wobei das mindestens eine Kontaktelement (4; 10) mindestens ein Schwert (4) und/oder mindestens eine zur Aufnahme eines Schwerts (4) eingerichtete Buchse (10) umfasst.
Steckverbindung (1, 2; 21, 22; 1, 32), aufweisend ein erstes elektrisches Steckverbindungselement (1; 21) mit einem ersten Gehäuse (3; 24) und mit mindestens einem ersten elektrischen Kontaktelement (4) und ein zweites elektrisches Steckverbindungselement (2; 22; 32) mit einem zweiten Gehäuse (9; 36) und mit mindestens einem zweiten elektrischen Kontaktelement (10), wobei - das erste Gehäuse (3; 24) in eine frontseitige Öffnung des zweiten Gehäuses (9; 36) einsteckbar ist, - im zusammengesteckten Zustand eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen (4; 10) der Steckverbindungselemente (1, 2; 21, 22; 1, 32), vorliegt und - im zusammengesteckten Zustand mindestens ein Dichtungselement (17; 26; 33), das Formgedächtnispolymer aufweist, zwischen den Gehäusen (3, 9; 24, 9; 9, 36) eingeklemmt ist.
Steckverbindung (1, 2; 21, 22; 1, 32) nach Anspruch 9, wobei mindestens eines der Steckverbindungselemente ein Steckverbindungselement (1; 2; 21; 22; 32) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
Steckverbindung (1, 2; 21, 22; 1, 32) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei das zweite Gehäuse (9; 36) an seiner Innenseite mindestens einen Anschlag (15) für das erste Steckverbindungselement (1; 21) aufweist und mindestens ein Dichtungselement (17; 26; 33) mit Formgedächtnispolymer im zusammengesteckten Zustand zumindest zwischen dem ersten Steckverbindungselement (1; 21) und dem Anschlag (15) zusammengedrückt wird.
Steckverbindung (1, 2; 21, 22; 1, 32) nach Anspruch 11, wobei das erste Gehäuse (3; 24) eine frontseitige Öffnung (8) aufweist, die von dem frontseitigen Rand (7; 23) umgeben ist und mindestens ein Dichtungselement (17; 26; 33) mit Formgedächtnispolymer im zusammengesteckten Zustand zumindest zwischen dem frontseitigen Rand (7; 23) und dem Anschlag (15) zusammengedrückt wird.
Steckverbindung (21, 22) nach Anspruch 12, wobei im zusammengesteckten Zustand zumindest im Bereich des Dichtungselements (26) ein insbesondere umlaufender Spalt (27) zwischen einer lateralen Außenseite des ersten Gehäuses (24) und einer lateralen Innenseite des zweiten Gehäuses (9) vorhanden ist, in den mindestens ein Dichtungselement (26) mit Formgedächtnispolymer hineinragt und in dem dieser Teil des Dichtungselements (26) durch die beiden Gehäuse (24, 9) zusammengedrückt wird.
Steckverbindung (21, 22) nach Anspruch 12, wobei der frontseitige Rand (23) des ersten Gehäuses (24) eine lateral außenseitig vorhandene Schräge (27) aufweist.
Fahrzeug (F), insbesondere Elektrofahrzeug, aufweisend mindestens eine Steckverbindung (1, 2; 21, 22; 1, 32) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, insbesondere integriert in ein Energiebordnetz (BN) des Fahrzeugs (F).