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Die Erfindung geht aus von einem Hochleistungssteckverbinder nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
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Derartige Hochleistungssteckverbinder werden benötigt, um hohe elektrische Spannungen und hohe elektrische Ströme zu übertragen und/oder zu verteilen. Besonders liegt dabei das Augenmerk auf der Anwendbarkeit in Unterflurbereichen schienengebundener Fahrzeuge, insbesondere der Verbindung von Triebwagen und Triebwaggons untereinander. Ein weiterer Anwendungsbereich findet sich im Bereich der Stromerzeugung und/ oder der Stromübertragung, insbesondere im Bereich von Fotovoltaikanlagen und/oder Windkraftanlagen.
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Stand der Technik
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Die
CN 111934122 A zeigt einen Hochleistungsteckverbinder für ein Hochleistungssteckverbindersystem, insbesondere für die Verwendung im Anwendungsbereich von Schienenfahrzeugen.
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Im Stand der Technik sind weitere Lösungen bekannt, welche die Übertragung und/oder Verteilung hoher elektrische Ströme und/oder Spannung ermöglichen. Diese Lösungen sind jedoch zum Teil veraltet und kaum aktualisiert/modernisiert worden.
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Besonders nachteilig an dem Stand der Technik ist ein vergleichsweise komplexer Montagevorgang. Diese Komplexität verkompliziert die Reparatur und/oder Wartung von Hochleistungssteckverbindungen unnötig.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen montagefreundlichen und wartungsfreundlichen Hochleistungssteckverbinder anzubieten.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
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Der erfindungsgemäße Hochleistungssteckverbinder ist zur Aufnahme zumindest eines elektrischen Kabels ausgelegt. Der Hochleistungssteckverbinder weist ein zumindest einteiliges Gehäuse und einen zumindest einteiligen Isolierkörper zur Aufnahme eines elektrischen Kontaktelements auf. Das Kontaktelement ist in elektrisch leitende Verbindung mit dem Kabel gebracht. Weiterhin weist der Hochleistungssteckverbinder eine Kontakthalterung zur Fixierung des Kontaktelements in dem Isolierkörper auf. Zusätzlich weist der Hochleistungssteckverbinder eine Kabelfixierung zur befestigten Anordnung des Kabels an dem Gehäuse auf. Dabei weist die Kontakthalterung einen zumindest grundsätzlich hohlzylindrischen Grundkörper auf, an dem zumindest zwei Kontaktarme angeordnet sind. Die Kontaktarme sind, von dem Grundkörper ausgehend, verjüngt vom Grundkörper, in Steckrichtung abstehend ausgeführt und die Kontakthalterung wird werkzeuglos und reversibel mit dem Gehäuse in Verbindung gebracht. Derartige Hochleistungssteckverbinder werden auch als Single-Pol-Steckverbinder bezeichnet. Der Hochleistungssteckverbinder ist vor allem dazu ausgelegt, eine hohe elektrische Stromstärke und/oder eine hohe elektrische Spannung an ein Kabelanschlussgehäuse oder einen Gegensteckverbinder zu übertragen. Als „hohe elektrische Stromstärke“ ist eine Stromstärke von über 100 Ampere gemeint. Insbesondere ist eine Stromstärke von über 500 Ampere gemeint. Ganz besonders ist eine Stromstärke von über 800 Ampere gemeint. Denkbar ist auch eine Stromstärke von größergleich 1.000 Ampere. Unter dem Begriff „hohe elektrische Spannung“ ist eine Spannung von über 1 Kilovolt zu verstehen. Insbesondere ist eine Spannung von über 10 Kilovolt gemeint. Ganz besonders ist eine Spannung von über 15 Kilovolt gemeint. Denkbar ist auch eine Spannung von größergleich 25 Kilovolt.
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Durch die Verbindung eines Hochleistungssteckverbinders mit dem Anschlussbereich wird erfindungsgemäß eine mediendichte Versiegelung des Innenraums an der entsprechenden Stelle geschaffen. Dazu ist das Gehäuse des Hochleistungssteckverbinders derart ausgeformt, dass das Gehäuse in einen grundsätzlich kongruent gestalteten Anschlussbereich eingreift. Zur verbesserten Versiegelung sind sowohl besagter Hochleistungssteckverbinder und/oder der Anschlussbereich des Kabelanschlussgehäuses oder Gegensteckverbinders mit einer Dichtung versehen. Als Kontakthalterung ist ein Fixierelement gemeint, welches in den Isolierkörper und/oder das Gehäuse eingebracht wird, um das Kontaktelement im Isolierkörper an der vorgesehenen Stelle in Position zu halten. Die Verjüngung der an der Kontakthalterung anordneten Kontaktarme sorgt dafür, dass das Kontaktelement aus Richtung der Kabelfixierung, üblicherweise als Kabelverschraubung ausgeführt, in den Isolierkörper in Steckrichtung eingebracht werden kann. Ein umfangseitig angeordneter Flansch und/oder Anschlag am Kontaktelement wird dabei zunächst genutzt, um die Kontaktarme nach außen elastisch zu verdrängen. Beim Erreichen der gewünschten Position federn die Kontaktarme elastisch hinter den Anschlag des Kontaktelements zurück und fixieren diesen. Um Im Falle einer Reparatur und/oder Wartung das Kontaktelement aus dem Hochleistungssteckverbinder entnehmen zu können, lässt sich die Kontakthalterung werkzeuglos aus der vorgesehen Position entfernen. In diesem Falle meint „werkzeuglos“ bevorzugt, dass die Kontakthalterung gänzlich per Hand aus dem Isolierkörper und/oder dem Gehäuse entnommen werden kann. Alternativ ist eine Entnahme der Kontakthalterung ohne Spezialwerkzeug denkbar. Der Einsatz einer Klinge, einer Schlitz-Schraubendrehers oder ähnlichen Hilfsmitteln ist dennoch vorstellbar. Die Kontakthalterung kann aus einem dielektrischen Material gefertigt sein. Unter gewissen Umständen kann jedoch auch über die Verwendung elektrisch Leitender Materialien nachgedacht werden. Dazu sollte natürlich das Gehäuse aus einem adäquaten Material gefertigt sein, um keine Sicherheitsrisiken einzugehen. Ein Kunststoffgehäuse ist in gewissen Fällen denkbar und sinnvoll. Bevorzug wird das Gehäuse aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Im Gegensatz zum Gehäuse wird die Kontakthalterung bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigt.
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In einer weiterentwickelten Ausführung weisen die Kontaktarme eine im Wesentlichen kurvenförmige Verjüngung auf, wobei der Kurvenverlauf vom Grundkörper ausgehend zunimmt. Diese Ausführung ermöglich auch bei vergleichsweise starren Grundmaterialien eine gewisse elastische Federung.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Kontaktarme der Kontakthalterung durch Ausnehmungen voneinander getrennt sind und wobei die Kontaktarme und die Ausnehmungen umfangseitig alternierend angeordnet sind. Damit ist gemeint, dass jeder Kontaktarm von einer Ausnehmung in jeder Rotationsrichtung von jedem weiteren Kontaktarm getrennt ist. Besonders bei vergleichsweise unflexiblen, beziehungsweise unelastischen Materialien wird so eine vorteilhafte Flexibilität erreicht, welche zur Einbringung des Kontaktelements sinnvoll ist.
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Eine geschickte Ausführungsform schlägt vor, dass sich die Breite der Kontaktarme vom Grundkörper ausgehend zum Ende der Kontaktarme verringert. Durch diese strukturelle Anpassung wird besonders bei hohen Stückzahlen Material eingespart, wodurch eine kostengünstigere und dennoch hoch performante Kontakthalterung angeboten werden kann.
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Eine Ausführungsform schlägt vor, dass die Breite der Ausnehmungen größergleich der Breite der Kontaktarme ist. Diese vergleichsweise einfache Anpassung gewährleistet eine grundsätzlich ausreichende Haltekraft der Kontaktarme, bei ausreichendem Raum für elastische Verformung der Kontaktarme.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass zumindest ein Gehäusearm umfangseitig am Grundkörper der Kontakthalterung angeordnet ist. Durch einen solchen Gehäusearm ist ein reversibles in Eingriff bringen besonders vorteilhaft umsetzbar. Der Gehäusearm ist idealerweise mit Rastmitteln versehen, welche in Wechselwirkung korrespondierenden Rastmitteln des Gehäuses und/oder des Isolierkörpers treten. Der Gehäusearm kann dazu über den Grundkörper der Kontakthalterung hinausragen. Dadurch lässt sich der Gehäusearm in einfacher Weise, ohne den Einsatz von besonderen Hilfsmitteln, aus dem Eingriff mit dem Gehäuse und/oder dem Isolierkörper lösen. Besonders bevorzugt wird ein Gehäusearm, welcher manuell betätigt werden kann.
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In einer platzsparenden Ausführungsform ist der Gehäusearm innerhalb des Grundkörpers angeordnet und durch zwei umfangseitige Ausnehmungen vom Grundkörper getrennt. Damit ist gemeint, dass der Gehäusearm ein gesonderter, beziehungsweise abgegrenzter Teil des Grundkörpers sein kann, welcher durch die flankierenden Ausnehmungen elastisch verformbar ausführbar ist. Somit kann der Gehäusearm in einfacher Weise federelastisch an dem Grundkörper und/oder in dem Grundkörper angeordnet werden und derart ausgestaltet sein, dass die Kontakthalterung formschlüssig mit dem Isolierkörper und/oder dem Gehäuse in Eingriff gebracht wird.
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Weiterhin sieht eine Ausführungsform vor, dass der Gehäusearm eine Ausnehmung aufweist, welche zur Aufnahme einer Halteform ausgelegt ist, wobei die Halteform innerhalb des Isolierkörpers und/oder innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, die Ausnehmung innerhalb des Gehäusearms von einem Verstärkungselement zumindest teilweise umgeben ist.
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Dazu schlägt eine alternative Ausführungsform vor, dass der Gehäusearm eine Halteform aufweist, welche mit einer Ausnehmung in Eingriff gebracht wird, wobei die Ausnehmung innerhalb des Isolierkörpers und/oder innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform schlägt vor, dass die Kontakthalterung zumindest vier Kontaktarme und zumindest zwei Gehäusearme aufweist. Diese Ausführungsform hat sich in Tests als besonders zuverlässig in Punkten Haltekraft, sowie Montagefreundlichkeit erwiesen.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Gehäusearme im verbundenen Zustand in dem Gehäuse und/oder in dem Isolierkörper durch Aufbringen einer Kraft aus dem verbundenen Zustand mit dem Gehäuse und/oder dem Isolierkörper gelöst werden, um ein Kontaktelement aus dem Gehäuse und/oder dem Isolierkörper zu entfernen.
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Eine weiterführende Ausführungsform sieht vor, dass die Kraft zum Lösen des verbundenen Zustands von Kontakthalterung und dem Gehäuse und/oder dem Isolierkörper im Wesentlichen nach innen, in Richtung der Längsachse der Kontakthalterung, gerichtet ist.
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Eine dazu alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Kraft zum Lösen des verbundenen Zustands von Kontakthalterung und dem Gehäuse und/oder dem Isolierkörper im Wesentlichen nach außen, in Richtung des Gehäuses des Hochleistungssteckverbinders gerichtet ist.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hochleistungssteckverbinders im Längsschnitt;
- 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kontakthalterung;
- 3 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kontakthalterung mit Fokus auf einen Gehäusearm.
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Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein. Richtungsangaben wie beispielsweise „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ sind mit Bezug auf die jeweilige Figur zu verstehen und können in den einzelnen Darstellungen gegenüber dem dargestellten Objekt variieren.
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Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Hochleistungssteckverbinder 1 in einer Darstellung im Längsschnitt. Der Hochleistungssteckverbinder 1 weist zunächst ein Gehäuse 10 auf. Bevorzugt ist das Gehäuse 10 aus einem metallischen Material ausgeführt. Eine alternative Ausführung des Gehäuses 10 aus einem Kunststoff ist vorgesehen. In das Gehäuse 10 wird ein Isolierkörper 11 eingebracht. Der Isolierkörper 11 ist zur Aufnahme eines Kontaktelementes 12 ausgeformt. Das Kontaktelement 12 weist kabelseitig einen Crimpeinlass 13 auf, also eine Öffnung zur Einbringung eines abisolierten Kabels 4, wobei das Kontaktelement 12 auf den Leiter 41 des Kabels 4 aufgepresst, beziehungsweise gecrimpt wird. Steckseitig ist das Kontaktelement 12 mit zumindest einer Kontaktverstärkung 14 versehen. Zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes werden im Bereich von Hochleistungssteckverbindern 1 oft Kontaktverstärkungen 14 in Form von federelastischen Berylliumbändern und/oder sogenannten Balseal Federn eingesetzt. Zur Abdichtung des Gehäuses 10 an einem Gegenstecker (nicht gezeigt) oder einem Anschlussgehäuse (nicht gezeigt) verfügt der Hochleistungssteckverbinder 1 steckseitig über ein Dichtungselement 15. Hier wird häufig ein kautschukhaltiger O-Ring, oder entsprechend flexible, elastische Alternativen eingesetzt. Steckseitig weist das Gehäuse 10 weiterhin zumindest ein Kodierelement 16 auf. Das Kodierelemente 16 kann als variables Kodierelement ausgeführt sein. Das Kodierelement 16 kann also an verschiedenen Positionen des Steckgesichts eingebracht werden, um bei dem Einsatz mehrerer Hochleistungssteckverbinder 1 zu verhindern, dass eine falsche und/oder ungewollte Verbindung hergestellt wird. Das Kontaktelement 12 weist steckseitig ein weiteres Isolierelement 17 auf. Das Isolierelement 17 kann aufgesteckt, aufgepresst angegossen oder angespritzt sein. Das Gehäuse 10 weist einen Gehäuseanschlag 18 auf, welcher verhindert, dass ein Hochleistungssteckverbinder 1 weiter als vorgesehen mit einem Anschlussgehäuse und/oder Gegensteckverbinder in Eingriff gebracht wird. Das Kontaktelement 12 weist steckseitig einen Kontakteinlass 19 auf. In diesen Kontakteinlass 19 wird ein Kontakt eines Anschlussgehäuses und/ oder Gegensteckverbinders eingebracht, sodass eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt ist. Diese Verbindung wird, wie zuvor erwähnt, verbessert durch den Einsatz von Kontaktverstärkungen 14. Kabelseitig schließt das Gehäuse 10 mit einer Kabelfixierung 20 ab. Derartige Kabelfixierungen 20 werden zumeist als Kabelverschraubungen ausgeführt. Zum Schutz vor Fremdmedien, wie Staub und/oder Fluiden wird die Kabelfixierung 20 mit einer Kabeldichtung 21 versehen. Die Kabeldichtung 21 wird durch die Kabelfixierung 20 auf die Isolierung 40 des Kabels 4 gepresst.
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Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Kontakthalterung 3 in einer perspektivischen Ansicht. Die Kontakthalterung 3 ist auf einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper 30 aufgebaut. Der Grundkörper 30 weist steckseitig Kontaktarme 31 auf, welche vom Grundkörper 30 in Richtung der Längsachse des Grundkörpers 30 nach innen verlaufend ausgebildet sind. Hierdurch wird das steckseitige Ende der Kontakthalterung 3 derart verjüngt, dass ein Kontaktelement 12 kabelseitig durch die Kontakthalterung 3 hindurchgeführt werden kann. Sobald das Kontaktelement 12 das steckseitige Ende der Kontaktarme 31 passiert hat, federn diese zurück in Ihre ursprüngliche Position und verhindern die Entnahme, beziehungsweise das ungewollte Lösen des Kontaktelements 12. Die Kontaktarme 31 werden umfangseitig in jede Rotationsrichtung von einer Ausnehmung 34` flankiert. Im Bereich des Grundkörpers 30 ist darüber hinaus ein Gehäusearm 32 zu erkennen. Der Gehäusearm 32 weist eine Ausnehmung 34 auf welche beispielsweise mit einem Rastelement, beispielsweise einem Rasthaken oder einer Rastnase, eines Isolierkörpers 11 und/oder des Gehäuses 10 in Eingriff bringbar ist. Der Gehäusearm 32 ist seitlich flankiert von Ausnehmungen. Auf diese Weise kann der
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Gehäusearm 32 als Teil des Grundkörpers 30 ausgeführt sein. Um besser gegen Kräfte gesichert zu sein, insbesondere während eines Steckvorgangs des Hochleistungssteckverbinders 1, ist dem Gehäusearm 32 ein Verstärkungselement 33 angeordnet. Das Kontaktelement 12 wird dabei von den Kontaktarmen 31 in Position gehalten, wobei die Kontaktarme 31 eine Kraft entgegen der Steckrichtung aufnehmen. Die auf die Kontakthalterung wirkende Kraft wird durch die Ausnehmung 34 an ein Rastelement in dem Gehäuse 10 und/oder dem Isolierkörper 11 übertragen. Insbesondere bei einer Ausführungsform mit einer Ausnehmung 34 zum in Eingriff bringen mit einer Rastform eignet sich ein Verstärkungselement 33, angeordnet zumindest entgegen des Vektors der Steckkraft, um die Ausnehmung 34. Alternativ kann das Verstärkungselement 33 auch rings um die Ausnehmung 34 angeordnet sein.
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3 zeigt eine Draufsicht auf den Gehäusearm 32 innerhalb des Grundkörpers 30. Hierbei wird eine sinnvolle Ausgestaltung des Gehäusearms 32 verdeutlicht, welche von Ausnehmungen flankiert im Grundkörper 30 eingebracht ist. Auch eine sinnvolle Ausgestaltung der Kontaktarme 31 wird deutlich. Das Verstärkungselement 33 befindet sich in Steckrichtung weisend, kann damit also eine Kraft, welche durch eine Rastform auf den Gehäusearm 32 übertragen wird, besser aufnehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hochleistungssteckverbinder
- 10
- Gehäuse
- 11
- Isolierkörper
- 12
- Kontaktelement
- 13
- Crimpeinlass
- 14
- Kontaktverstärkung
- 15
- Dichtungselement
- 16
- Kodierelement
- 17
- Isolierelement
- 18
- Gehäuseanschlag
- 19
- Kontakteinlass
- 20
- Kabelfixierung
- 21
- Kabeldichtung
- 3
- Kontakthalterung
- 30
- Grundkörper
- 31
- Kontaktarm
- 32
- Gehäusearm
- 33
- Verstärkungselement
- 34
- Ausnehmung
- 4
- Kabel
- 40
- Isolierung
- 41
- Leiter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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