DE102022202003A1

DE102022202003A1 - Verbinder für ein Versorgungskabel

Info

Publication number: DE102022202003A1
Application number: DE102022202003.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Schmidt; Hannes Kahlhammer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2023-08-31
Also published as: WO2023161470A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbinder (14, 15) für ein Versorgungskabel (10) zum elektrischen Verbinden eines Fahrzeugs (12) mit einer elektrische Energie bereitstellenden Energieversorgungseinrichtung (16) und/oder mit einem elektrische Energie benötigenden Verbraucher (19), der Verbinder (14, 15) aufweisend:-- ein Gehäuse (20) mit zumindest einer ersten Gehäuseschale (21) und einer, insbesondere von der ersten Gehäuseschale (21) separaten, zweiten Gehäuseschale (22),-- eine Leiterplatte (50), die insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Schaltung (31) aufweist,-- ein Dichtelement (24),wobei das Gehäuse (20) einen Gehäuse-Innenraum (40) umschließt,wobei das Dichtelement (24) eingerichtet ist, den Gehäuse-Innenraum (40) gegen eine Außenumgebung (41) des Gehäuses (20) abzudichten,wobei das Dichtelement (24) zwischen der ersten Gehäuseschale (21) und der zweiten Gehäuseschale (22) angeordnet ist,wobei die Leiterplatte (50) entlang einer Klemmrichtung (K) klemmend gehalten ist zwischen der ersten Gehäuseschale (21) und der zweiten Gehäuseschale (22), wobei die klemmende Halterung der Leiterplatte (50) zumindest abschnittsweise unter Zwischenlage des Dichtelements (24) zwischen der Leiterplatte (50) und der ersten Gehäuseschale (21) erfolgt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Verbinder für ein Versorgungskabel zum elektrischen Verbinden eines Fahrzeugs mit einer elektrische Energie bereitstellenden Energieversorgungseinrichtung und/oder mit einem elektrische Energie benötigenden Verbraucher. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Versorgungskabel mit einem derartigen Verbinder.
Stand der Technik
Zum elektrischen Laden von Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen (z.B. Autos, LKWs, Boote, Fluggeräte, Zweiräder etc.) sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt. Ein Laden des Fahrzeugs kann in einer ersten Ladesituation über eine dedizierte Ladeinfrastruktur erfolgen, wobei es sich insbesondere um festinstallierte Ladestationen handelt. Beispielsweise sind solche Ladestationen als Ladesäule oder Wallbox realisiert. In einer alternativen Ladesituation ist eine Dauerstromsteckdose vorgesehen, wie diese beispielsweise in normalen Haushalten zur Energieversorgung verwendet wird. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine (z.B. 230V-)Schuko-Steckdose oder um eine nach sonstigen regionalen Standards oder Gewohnheiten ausgebildete Steckdose, wobei auch ein Drehstromanschluss vorgesehen sein kann. In diesem Fall weist eine Verbindungsleitung des Ladekabels in der Regel eine integrierte Steuerung auf, die auch In-Cable-Control-Box, ICCB, genannt wird und die zwischen den beiden Verbindern innerhalb der Verbindungsleitung angeordnet ist. Diese integrierte Steuerung dient zur Kommunikation mit dem Fahrzeug und zum Freigeben und Einstellen eines Ladestroms, da eine Schukosteckdose in der Regel im Unterschied zu einer Ladesäule oder einer Wallbox nicht über eine Kommunikationsleitung verfügt, über die das Fahrzeug mit der Energieversorgungseinrichtung kommunizieren kann.
Ein derartiges Laden bzw. ein Energietransfer kann durch eine Versorgungsleitung bzw. ein Versorgungskabel, die bzw. das landläufig oft als Ladekabel bezeichnet wird, ermöglicht werden. Ein derartiges Versorgungskabel bzw. eine derartige Versorgungsleitung weist üblicherweise an ihren beiden Enden je einen Verbinder (landläufig oft als Ladestecker bezeichnet) auf, von denen einer mit dem Fahrzeug (Primärverbinder) und der andere mit der Energieversorgungseinrichtung oder einem Verbraucher (Sekundärverbinder) elektrisch verbunden wird (der Verbraucher kann dabei auch ein anderes Fahrzeug sein). Zwischen den beiden Verbindern ist eine Verbindungsleitung angeordnet, durch die der elektrische Strom fließt.
Derartige Verbinder weisen oft ein Gehäuse auf. Im Inneren des Gehäuses ist häufig an einer Anschlussseite bzw. an einem Anschlussende (die bzw. das z.B. mit dem Fahrzeug oder der Energieversorgungseinrichtung oder dem Verbraucher verbunden werden kann) eine Anschlusseinheit angeordnet. Diese kann z.B. als mechanische Schnittstelle zu dem jeweiligen Verbindungspartner dienen. Sie weist dementsprechend zur Außenseite bzw. Außenumgebung hin eine definierte Geometrie auf (z.B. ein Typ2-Steckergesicht oder ein Drehstromsteckergesicht, etc.). Weiterhin ist häufig im Inneren des Gehäuses an einer Leitungsseite bzw. einem Leitungsende, die bzw. das der Verbindungsleitung zugewandt ist, ein Leitungselement angeordnet. Dieses kann z.B. Teil der Verbindungsleitung sein oder ein dem Verbinder zugehöriges Leitungsstück, welches an der Außenseite des Gehäuses oder außerhalb des Gehäuses des Verbinders mit der Verbindungsleitung verbindbar ist, z.B. durch eine Kupplung.
Es kann vorgesehen sein, dass in einem Gehäuse-Innenraum des Gehäuses eine Leiterplatte angeordnet ist. Aus der DE 10 2015 104 107 A1 ist ein derartiger Verbinder bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass ein Verbinder für ein Versorgungskabel mechanischen Einflüssen (z.B. Stößen, Vibrationen, Druck, thermisch induzierten mechanischen Spannungen und/oder Erschütterungen) ausgesetzt sein kann. Beispielsweise kann ein Verbinder einem Bediener aus der Hand fallen und z.B. aus einer Höhe von z.B. Im bis 1,5m auf einen harten Boden (z.B. Betonboden) fallen. Er kann auch z.B. beim Transport in einem Fahrzeug Vibrationen und/oder Stößen ausgesetzt sein. Oder er kann in einem Fahrzeug-Laderaum von Gewicht belastet werden, z.B. von Gepäck, wodurch ein Druck auf ihn ausgeübt wird. Sie geht weiterhin aus von der Erkenntnis, dass der Verbinder eine Leiterplatte aufweisen kann, die verschiedene Funktionalitäten des Verbinders ermöglicht, z.B. die Freigabe hoher elektrischer Spannungen (>100V), die Spannungswandlung (z.B. von mehr als 100V auf Spannungen im Bereich zwischen 5V und 30V), um mit der gewandelten Spannung z.B. einen Bypass-Schalter (eine Art Relais) zu schalten, etc. Für eine sichere und zuverlässige Funktion des Verbinders über die geplante Lebensdauer (oft mehrere Jahre und/oder mehrere tausend Steckvorgänge, die in der Realität einer Nutzung über mehreren Jahren entsprechen) soll dabei auch bei derartigen widrigen Bedingungen die Funktion der Leiterplatte und/oder der darauf angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Schaltung nicht beeinträchtigt werden. Um dies zu verhindern werden die elektronischen Bauteile häufig als sogenannte THT-Bauteile (THT = „Through Hole Technology“) mit der Leiterplatte verbunden. Dabei weisen die Bauteile Drahtbeinchen auf, die durch Durchkontaktierungen in der Leiterplatte gesteckt und anschließend mit der Leiterplatte verlötet werden. Diese Bestückungsmethode ist - im Unterschied z.B. zu einer SMD-Montage (SMD = „Surface Mounted Device“) - jedoch zeitaufwändig und teuer und erschwert eine beidseitige Bestückung der Leiterplatte. Dabei ist die THT-Montage häufig nicht nur auf schwere (z.B. wenigstens 5g Masse aufweisende, z.B. zwischen 5g und 70g Masse aufweisende, bevorzugt zwischen 10g und 50g Masse aufweisende) elektrische oder elektronische Bauteile, wie z.B. Relais oder Spannungswandler, beschränkt. Eine derartige Bestückung der Leiterplatte mit THT-Bauteilen nimmt wegen der durch die Leiterplatte hindurch ragenden Beinchen auf der Rückseite der Leiterplatte zusätzlich Platz weg. Eine weitere Möglichkeit zur Risikominimierung bei mechanischen Einflüssen auf das Gehäuse (z.B. Stöße, Erschütterungen, etc.) besteht darin, die Leiterplatte nach ihrer Bestückung zu vergießen, z.B. mit einem Gel und/oder einem Harz oder dergleichen. Ein derartiger Vergieß-Prozess ist jedoch ein zusätzlicher Prozess-Schritt und damit zeitaufwändig, die Vergussmasse ist kostenaufwändig und nicht unbedingt umweltfreundlich. Das Vergießen ist darüber hinaus ein unsauberer Prozessschritt, bei dem es zu Spritzern in nicht gewünschte Bereiche kommen kann. Darüber hinaus erhöht sich durch ein solches Vergießen das Gewicht der Leiterplatte und damit auch des Verbinders. Dadurch wird die auf einen Gegenverbinder (z.B. Haushaltssteckdose, Fahrzeug-Ladedose, Wallbox-Ladedose, etc.) ausgeübte Kraft (bzw. das Drehmoment) unnötig erhöht.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass es für eine sichere und zuverlässige Verwendung derartiger Verbinder, insbesondere für den Schutz einer Leiterplatte im Gehäuse-Innenraum, notwendig ist, dass kein oder möglichst wenig Schmutz, Dreck, Feuchtigkeit oder fluide Medien im Allgemeinen in einen Innenraum des Gehäuses eindringen. Es kann z.B. gefordert werden, dass der Verbinder eine Schutzklasse wie IP55, IP65, IP57, IP67 oder noch besser erfüllt.
Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse einteilig gefertigt ist, indem die Anschlusseinheit und der Leitungsabschnitt mit Kunststoff umspritzt werden, so wie dies z.B. bei den infrastrukturseitigen Verbindern von Ladegeräten für Mobiltelefone aus dem Stand der Technik weitläufig bekannt ist.
Es hat sich gezeigt, dass die vollständige Umspritzung oder ein Ausgießen (Potten), oder ein „Ausschäumen“ von größeren Verbindern, wie sie für Versorgungsleitungen für Elektrofahrzeuge verwendet werden, grundsätzlich zwar möglich ist und eine sehr hohe Dichtheit erreichbar ist. Allerdings wird ein derartiger Verbinder dadurch sehr schwer, da ein großes Volumen mit dem Spritzgussmaterial und/oder Schäumungsmaterial (z.B. ein thermoplastischer und/oder duroplastischer Kunststoff) ausgefüllt werden muss. Auch sind die Kosten durch den hohen Materialverbrauch an Kunststoff dadurch vergleichsweise hoch. Außerdem ist ein derartiger Verbinder nahezu nicht reparierbar, falls in seinem Inneren ein Defekt auftritt. Dies hat zur Folge, dass in einem solchen Fall mit dem defekten Verbinder auch oft das gesamte Versorgungskabel unbrauchbar wird, was dem Wunsch nach nachhaltigen Produkten widerspricht.
Ist das Gehäuse aus fertigungstechnischen Gründen dagegen mehrteilig gefertigt und weist es insbesondere einen hohlen Gehäuse-Innenraum auf, so ist es erforderlich, dass das Gehäuse bzw. die Mehrzahl der Gehäuseteile gegen ein Eindringen dieser unerwünschten Stoffe (Dreck, Schmutz, fluide Medien) abgedichtet wird.
Es kann daher ein Bedarf bestehen, einen Verbinder für ein Versorgungskabel bereitzustellen, der einfach und kostengünstig herzustellen ist, der möglichst klein baut, der wenig Gewicht aufweist, insbesondere einen hohlen Gehäuse-Innenraum aufweist, kostengünstig und einfach reparierbar ist, bei dem der Gehäuse-Innenraum möglichst gut abgedichtet ist gegen Schmutz, Dreck, Feuchtigkeit und/oder fluide Medien aus einer Außenumgebung des Verbinders und dessen Funktion auch durch mechanische Einflüsse (z.B. Stoßbelastungen, Druck, thermische Spannungen, Gewichtsbelastungen, Erschütterungen, Vibrationen oder dergleichen - z.B. Sturz aus 1m bis 1,5m Höhe auf einen Betonboden, Vibrationen, die z.B. typischerweise in Kraftfahrzeugen auftreten, Überrollen bzw. Überfahren des Verbinders mit einem Fahrzeug, etc.) nicht beeinträchtigt wird.
Vorteile der Erfindung
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß der unabhängigen Ansprüche gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verbinder für ein Versorgungskabel zum elektrischen Verbinden eines Fahrzeugs mit einer elektrische Energie bereitstellenden Energieversorgungseinrichtung und/oder mit einem elektrische Energie benötigenden Verbraucher vorgeschlagen.
Der Verbinder weist ein Gehäuse auf mit zumindest einer ersten Gehäuseschale und einer zweiten Gehäuseschale. Der Verbinder weist weiterhin eine Leiterplatte auf sowie ein Dichtelement. Das Gehäuse umschließt einen Gehäuse-Innenraum. Das Dichtelement ist dazu eingerichtet, den Gehäuse-Innenraum gegen eine Außenumgebung des Gehäuses (z.B. die Umwelt) abzudichten, wobei das Dichtelement zwischen der ersten Gehäuseschale und der zweiten Gehäuseschale angeordnet ist, wobei die Leiterplatte entlang einer Klemmrichtung klemmend gehalten ist zwischen der ersten Gehäuseschale und der zweiten Gehäuseschale, wobei die klemmende Halterung der Leiterplatte zumindest abschnittsweise unter Zwischenlage des Dichtelements zwischen der Leiterplatte und der ersten Gehäuseschale erfolgt.
Das Dichtelement kann z.B. an denjenigen Abschnitten angeordnet sein kann, an denen die erste Gehäuseschale und die zweite Gehäuseschale ohne das Dichtelement unmittelbar miteinander in Kontakt treten würden.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Leiterplatte ausschließlich durch die klemmende Halterung ortsfest im Gehäuse gehalten ist (in allen Raumrichtungen), d.h. dass sie nicht (zusätzlich) durch andere Haltemittel gehalten wird, z.B. mittels einer (zusätzlichen) Verschraubung, Verklebung, Verclipsung, etc.
Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass der Gehäuse-Innenraum mittels des Dichtelements abgedichtet ist. Dadurch kann weiterhin vorteilhaft beispielsweise auch die Leiterplatte vor Schmutz, Dreck und Feuchtigkeit aus dem Außenraum bzw. der Außenumgebung des Gehäuses geschützt werden. Weiterhin vorteilhaft ist durch die Zwischenlage des Dichtelements zwischen die erste Gehäuseschale und die Leiterplatte bei der klemmenden Halterung die Intensität von mechanischen Einflüssen, insbesondere Stößen, Vibrationen und/oder weiteren mechanischen Belastungen (z.B. auch Verspannungen durch Druckausübung, falls der Verbinder z.B. mit einem Gewicht beaufschlagt wird; mechanische Belastungen (Verspannungen) durch thermische Ausdehnungen; Zug- oder Druckbelastungen durch im Gehäuse-Innenraum verlaufende Leitungen; etc.), gemindert bzw. gedämpft. Auf diese Weise wird das Risiko vermindert, dass die Leiterplatte bei derartigen mechanischen Belastungen - die z.B. aus der Umwelt bzw. der Außenumgebung des Gehäuses auf das Gehäuse einwirken - beschädigt wird bzw. es zu Funktionsverlusten kommt. Weiterhin vorteilhaft kann durch die Bereitstellung des Gehäuses aus zwei Gehäuseschalen und durch die lediglich klemmende Halterung der Leiterplatte eine Reparatur des Verbinders und/oder der Leiterplatte besonders einfach und kostengünstig bewirkt werden, wodurch die Nachhaltigkeit des Verbinders vorteilhaft erhöht wird. Weiterhin vorteilhaft kann durch die klemmende Halterung der Leiterplatte die Montage des Verbinders besonders einfach und kostengünstig erfolgen: eine (zusätzliche) ortsfeste Fixierung der Leiterplatte im Gehäuse mittels Verbindungsmitteln wie z.B. Schrauben, Clips-Verbindungen, Klebstoff, aushärtenden Kunststoffen etc. ist vorteilhaft nicht erforderlich. Dadurch können vorteilhaft Prozess-Schritte bei der Montage bzw. der Demontage sowie Material eingespart werden. Die Montage bzw. die Demontage wird vorteilhaft vereinfacht. Weiterhin vorteilhaft kann das Dichtelement mehrere Funktionen gleichzeitig wahrnehmen, insbesondere eine Dichtfunktion zur Abdichtung des Gehäuses sowie eine Dämpfungsfunktion bzw. Entkopplungsfunktion zur Verringerung der Intensität mechanischer Belastungen, die z.B. von außen auf das Gehäuse einwirken oder aus dem Gehäuse-Innenraum stammen, auf die Leiterplatte. Durch diese Mehrfachfunktion können weitere Bauteile, z.B. separat herzustellende bzw. zu montierende Dämpfungselemente zur Minderung von Stoßintensitäten eingespart werden. Dadurch wird die Montage vorteilhaft weiter vereinfacht. Es wird auch vorteilhaft das Risiko einer Fehlmontage derartiger separater Dämpfungselemente (z.B. ein Vergessen oder eine fehlerhafte Montage) verringert und die Qualitätsprüfung wird vereinfacht. Besonders vorteilhaft kann das Gehäuse ohne Ausschäumung und/oder Ausgießen (Potten) gefertigt werden, so dass trotz guter Abdichtung (z.B. Schutzklasse IP55, IP65, IP57, IP67 oder noch besser) und Stoßfestigkeit der Verbinder ein geringes Gewicht aufweist und der Verbinder auch einfach zu reparieren ist. Weiterhin vorteilhaft kann auf ein Vergießen der Leiterplatte wegen der erzielten Dämpfung vorteilhaft verzichtet werden und dennoch aufgrund der bewirkten Dämpfung bzw. mechanischen Entkopplung z.B. die Stoßfestigkeit, Druckfestigkeit und Vibrationsfestigkeit der Leiterplatte und von an ihr angeordneten Bauteilen gegeben sein (gegenüber derartigen Einwirkungen auf das Gehäuse).
Bevorzugt wird eine Beschleunigungsbelastung, die bei einem Sturz des Verbinders aus 1m bis 1,5m Höhe auf einen Betonboden auf das Gehäuse einwirkt durch die klemmende Halterung durch Zwischenlage des Dichtelements um wenigstens 20% gedämpft bezüglich der Leiterplatte, bevorzugt zu wenigstens 50% und besonders bevorzugt um wenigstens 75%.
Unter dem Begriff „klemmende Halterung“ bzw. dem Begriff „geklemmt gehaltert“ kann z.B. verstanden werden, dass die Leiterplatte aufgrund der klemmenden Halterung in einer oder mehreren, insbesondere in allen Raumrichtungen zwischen den beiden Gehäuseschalen fixiert ist, und somit insbesondere ortsfest ist. Eine geringfügige Beweglichkeit aufgrund eines elastisch reversiblen Dichtelements steht der klemmenden Halterung (und auch einer ortsfesten Halterung) nicht entgegen.
Die zweite Gehäuseschale kann z.B. von der ersten Gehäuseschale separat ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, die erste Gehäuseschale und die zweite Gehäuseschale einstückig (also nicht zerstörungsfrei voneinander lösbar) auszugestalten. In solch einem Fall können erste Gehäuseschale und zweite Gehäuseschale z.B. durch ein Filmgelenk miteinander verbunden sein.
Die erste Gehäuseschale und/oder die zweite Gehäuseschale können z.B. aus einem Kunststoff oder mehreren Kunststoffen wie z.B. Polyamid (PA), Polypropylen (PP) gefertigt sein bzw. diese umfassen. Der bzw. die Kunststoffe kann/können z.B. glasfasergefüllt sein, z.B. PA6 GF30 oder PA6 GF35 oder dergleichen.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass wenigstens eine der Gehäuseschalen Metall, Holz, Keramik oder einen anderen Werkstoff umfasst oder zu einem überwiegenden Teil daraus gefertigt ist.
Die Leiterplatte kann z.B. eine elektrische und/oder elektronische Schaltung aufweisen.
Die Leiterplatte kann z.B. eine einlagige, zweilagige oder mehr als zweilagige Leiterplatte sein (z.B. drei oder vier oder noch mehr Lagen). Sie kann eine FR4, FR5, Polyimid oder Teflon-Leiterplatte sein. Grundsätzlich ist auch der Einsatz einer keramischen Leiterplatte oder anderer Arten von Leiterplatten denkbar.
Die Leiterplatte kann z.B. im Gehäuse-Innenraum angeordnet sein. Sie kann z.B. vollständig im Gehäuse-Innenraum angeordnet sein. In diesem Fall ist sie besonders gut vor Schmutz, Dreck und Feuchtigkeit bzw. anderen fluiden Medien aus der Außenumgebung des Gehäuses geschützt und auch besonders gut gegen mechanische Belastungen bzw. Einwirkungen aus der Außenumgebung des Gehäuses geschützt.
Die Leiterplatte kann z.B. ein SMD-Bauteil aufweisen. Sie kann insbesondere derart bestückt sein, dass die Mehrzahl der auf der Leiterplatte angeordneten Bauteile SMD-Bauteile sind. Auf diese Weise kann die Leiterplatte besonders klein bauen, wodurch der Verbinder kleiner baut und leichter gefertigt werden kann. Durch die klemmende Halterung unter Zwischenlage des Dichtelements ist das Risiko einer Beschädigung der elektrischen Funktion (z.B. durch Bruch von Lötstellen) des wenigstens einen SMD-Bauteils vorteilhaft reduziert.
Die Leiterplatte kann z.B. beidseitig bestückt sein. Es kann z.B. vorgesehen sein, das auf jeder Seite der Leiterplatte zumindest ein SMD-Bauteil angeordnet ist, insbesondere kann auf jeder Seite die Mehrzahl der Bauteile als SMD-Bauteile ausgebildet sein. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft besonders viel Bauraum einsparen. Die klemmende, gedämpfte Halterung (Schockdämpfung) ermöglicht somit eine Verkleinerung der Leiterplatte, insbesondere verglichen mit einer Montage von THT-Bauteilen.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Leiterplatte wenigstens einen Spannungswandler aufweist, insbesondere als SMD-Bauteil ausgebildet, wobei der Spannungswandler aus einer am Verbinder anliegenden Netzspannung eine (niedrige) Spannung im Bereich von 7V bis 25V erzeugt. Es kann vorgesehen sein, dass die derart zur Verfügung gestellte niedrige Spannung z.B. dafür verwendet werden kann, einen Bypass-Schalter bzw. ein Relais zu schalten. Ein derartiger Spannungswandler kann z.B. eine Masse von wenigstens 5g aufweisen, bevorzugt von wenigstens 15g, z.B. eine Masse im Bereich zwischen 10g und 50g.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Leiterplatte wenigstens ein Relais aufweist. Dieses kann z.B. als THT-Bauteil oder als SMD-Bauteil ausgebildet sein. Das Relais kann z.B. dazu ausgebildet sein, einen elektrischen Strom einer Energieversorgungseinrichtung oder eines Fahrzeugs freizuschalten oder abzuschalten, so dass der Strom z.B. von einer Anschlussseite des Verbinders zu einem Leitungsanschluss auf einer Leitungsseite des Verbinders fließen kann bzw. umgekehrt (freigeschalteter erster Zustand des Relais) oder eben nicht fließen kann (abgeschalteter zweiter Zustand des Relais). Dabei kann das Relais z.B. ausgebildet sein, beim Anliegen einer Spannung im Bereich von 40V bis 1000V zu schalten, bevorzugt im Bereich zwischen 70V und 450V und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 90V bis 390V. Ein derartiges Relais kann z.B. eine Masse von wenigstens 5g aufweisen, bevorzugt von wenigstens 15g, z.B. eine Masse im Bereich zwischen 10g und 50g.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Leiterplatte Abmessungen aufweist, bei der eine Länge mindestens 2cm beträgt und z.B. in einem Bereich zwischen 2cm und 15cm liegt, bevorzugt z.B. in einem Bereich zwischen 4cm und 13cm und bei der eine Breite wenigstens 1,5cm beträgt und z.B. in einem Bereich zwischen 1,5cm und 10cm liegt, bevorzugt in einem Bereich zwischen 2,5cm und 8,5cm.
Die stoßdämpfende klemmende Halterung unter Zwischenlage des Dichtelements ermöglicht vorteilhaft die Montage von vorstehend beschriebenen relativ schweren Bauteilen (wie z.B. Relais und/oder Spannungswandlern) als SMD-Bauteil auf die Leiterplatte, wenngleich auch eine Ausführung als THT-Bauteil möglich ist. Das Risiko einer Beschädigung der Funktion solcher Bauteile, z.B. durch Ablösung von der Leiterplatte, wird durch die klemmende Halterung unter Zwischenlage des Dichtelements vorteilhaft erheblich reduziert. Weiterhin kann auch das Risiko einer Beschädigung des Bauteils als solches durch die klemmende Halterung unter Zwischenlage des Dichtelements verringert werden. Die dadurch bewirkte Dämpfung kann z.B. bei einem Relais das Anschlagen einer im Inneren des Relais angeordneten Spule an das Relais-Gehäuse verhindern und damit einem Funktionsverlust des Relais entgegenwirken.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Leiterplatte ausschließlich in ihrem Randbereich klemmend gehaltert ist. Der Randbereich kann sich z.B. in einem Streifen bis zu höchstens 5mm vom Rand (der Kante) der Leiterplatte ins Innere der Leiterplatte erstrecken, bevorzugt in einem Streifen von höchstens 3mm. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders große Fläche der Leiterplatte zur Bestückung mit elektronischen bzw. elektrischen Bauteilen bzw. Bauelementen verwendet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte an genau einer Stelle klemmend gehaltert ist. Sie kann jedoch auch an einer Mehrzahl von Stellen klemmend gehaltert sein, z.B. an zwei, drei, vier, fünf, sechs oder noch mehr Stellen. Bevorzugt wird sie an drei oder vier Stellen gehaltert. Die Stellen können bevorzugt voneinander beabstandet sein. Sie können bevorzugt bezüglich der Ebene der Leiterplatte derart angeordnet sein, dass zumindest zwei Stellen an einander gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte angeordnet sind. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Leiterplatte an höchstens 10% ihrer Gesamtfläche klemmend gehaltert ist, bevorzugt an höchstens 5% ihrer Gesamtfläche, was die bestückbare Fläche der Leiterplatte vorteilhaft erhöht.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass der Gehäuse-Innenraum hohl ausgebildet ist, d.h.: er ist insbesondere nicht ausgeschäumt bzw. die Leiterplatte oder weitere elektrisch bzw. elektronisch bzw. optisch funktionale Elemente sind nicht im Gehäuse-Innenraum eingespritzt. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache Reparatur des Verbinders ermöglicht und der Verbinder kann gewichtmäßig besonders leicht ausgeführt werden.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Dichtelement an der ersten Gehäuseschale und an der zweiten Gehäuseschale anliegt, insbesondere entlang von mehr als 30% seiner Länge (Länge des Dichtelements), bevorzugt entlang von mehr als 50% seiner Länge.
Dadurch wird bevorzugt eine besonders zuverlässige und gute Abdichtung des Gehäuses an der Schnittstelle der beiden Gehäuseschalen bewirkt. Das Dichtelement ist in diesem Fall in den betreffenden Bereichen sandwichartig zwischen den beiden Gehäuseschalen angeordnet. Dabei kann lediglich beispielsweise das Dichtelement in einer an der ersten Gehäuseschale angeordneten Nut angeordnet sein und von einer in die Nut eingreifenden Feder der zweiten Gehäuseschale verpresst werden. Dadurch kann die Dichtwirkung verbessert werden.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Leiterplatte an der ersten Gehäuseschale über eine Kontaktfläche bzw. Gesamtkontaktfläche anliegt, insbesondere entlang der Klemmrichtung betrachtet, wobei auf mindestens 70%, bevorzugt auf wenigstens 90%, der Kontaktfläche das Dichtelement zwischen der ersten Gehäuseschale und der Leiterplatte angeordnet ist, so dass die Leiterplatte nur mittelbar an der ersten Gehäuseschale anliegt. Mit anderen Worten: zwischen Leiterplatte und erster Gehäuseschale ist eine Kontaktfläche bzw. Gesamtkontaktfläche ausgebildet, wobei zu dieser Kontaktfläche bzw. Gesamtkontaktfläche diejenigen Flächenanteile gerechnet werden, in denen die Leiterplatte direkt bzw. unmittelbar mit der ersten Gehäuseschale in Kontakt steht sowie diejenigen Flächenanteile, bei denen die Leiterplatte (ausschließlich) durch das Dichtelement (entlang der Klemmrichtung betrachtet) getrennt mit der Leiterplatte in Kontakt steht, also mittelbar in Kontakt steht. Die mittelbare Kontaktfläche macht dabei wenigstens 70%, bevorzugt wenigstens 90%, der (Gesamt) Kontaktfläche aus.
Dadurch wird vorteilhaft eine besonders gute Dämpfung bewirkt und die Lebensdauer der Leiterplatte vorteilhaft erhöht.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Dichtelement einstückig ausgebildet ist. Dies ermöglich vorteilhaft eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Dichtelements sowie eine besonders einfache Montage.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das Dichtelement ringförmig geschlossen ausgebildet ist. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache und gut überprüfbare Montage ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das Dichtelement eine Shore-A-Härte von höchstens 80, bevorzugt von höchstens 60 und besonders bevorzugt von höchstens 45, aufweist. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders gute Abdichtwirkung (auch unter verschiedenen Temperaturbedingungen wie z.B. -40°C bis +80°C) bewirkt. Weiter vorteilhaft kann dadurch eine besonders gute Dämpfung bzw. mechanische Entkopplung bezüglich der Übertragung von mechanischen Einwirkungen wie Druck, Verspannungen, Stößen, Vibrationen vom Gehäuse auf die Leiterplatte bewirkt werden.
Das Dichtelement kann z.B. elastisch reversibel ausgebildet sein. Es kann z.B. Kautschuk, Silikon, Gummi, Flüssigsilikonkautschuk, thermoplastische Elastomere (TPE), thermoplastische Polyurethane (TPU) oder andere Materialen aufweisen, zum überwiegenden Teil (mehr als 50%) aufweisen oder aus einem oder mehreren dieser Materialen gefertigt sein oder aus einem Material mit ähnlicher physikalischer Wirkung.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Gehäuseschale einen Aufnahmeabschnitt aufweist, wobei das Dichtelement auf oder in dem oder an dem Aufnahmeabschnitt angeordnet ist. Der Aufnahmeabschnitt kann z.B. als eine Nut oder eine Schulter, etc. ausgebildet sein. Das Dichtelement kann z.B. in der Nut oder auf oder an der Schulter angeordnet sein.
Dadurch wird eine besonders einfache Montage des Dichtelements an der bzw. in der bzw. auf der ersten Gehäuseschale ermöglicht. Weiterhin vorteilhaft wird dadurch eine besonders zuverlässige Abdichtung bewirkt, da das Dichtelement an einem vordefinierten Platz der ersten Gehäuseschale angeordnet ist und dadurch bei der Montage der zweiten Gehäuseschale automatisch richtig platziert ist, um die Dichtwirkung zu erzielen. Weiterhin vorteilhaft kann z.B. das Vorsehen einer Nut eine besonders sichere Abdichtung bewirken. Weist die Nut z.B. ein geringes Übermaß gegenüber einem Querschnitt des Dichtelements auf, so lässt sich das Dichtelement bei der Montage einfach in die Nut einlegen. Wird sodann die zweite Gehäuseschale auf das Dichtelement gepresst, so kann das Dichtelement nicht nur entlang der Pressrichtung (axiale Dichtung) abdichten, sondern durch eine Verdickung infolge der Pressung quer zu dieser Richtung auch eine Dichtwirkung gegen die Wände der Nut (radiale Dichtwirkung) entfalten.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Dichtelement eine in den Gehäuse-Innenraum ragende Auflagefläche aufweist. Die Auflagefläche kann z.B. wenigstens 1mm in den Innenraum abragen. Die Leiterplatte kann z.B. auf der Auflagefläche aufliegen. Es versteht sich, dass genau eine Auflagefläche vorgesehen sein kann. Es können jedoch auch mehrere Auflageflächen vorgesehen sein.
Die Auflagefläche bewirkt vorteilhaft, dass im Dichtelement die Funktionsteilung zwischen Dichtwirkung und Klemmwirkung bzw. Dämpfungswirkung bzw. Entkopplungswirkung besonders einfach durchgeführt werden kann. Die Auflagefläche ist vorteilhaft ausschließlich oder zumindest überwiegende für die Dämpfungsfunktion vorgesehen. Durch das Abragen der Auflagefläche in den Gehäuse-Innenraum kann zudem vorteilhaft verhindert werden, dass die Leiterplatte in mechanischen Kontakt mit einer Wandung der ersten Gehäuseschale und/oder der zweiten Gehäuseschale gerät. Dadurch wird vorteilhaft die Dämpfungswirkung bzw. Entkopplungswirkung weiter verbessert und gleichzeitig die klemmende Halterung nicht beeinträchtigt. Weiter vorteilhaft kann die Auflagefläche auch als Positioniermarke bei der Montage des Dichtelements in bzw. an bzw. auf der ersten Gehäuseschale verwendet werden. Liegt die Auflagefläche bezüglich einer Referenzstelle der ersten Gehäuseschale am richtigen Ort (z.B. einem Referenzelement, einem komplementär ausgebildeten Element, etc.), so kann auf die richtige Positionierung des Dichtelements bezüglich der ersten Gehäuseschale geschlossen werden. Bei einer Mehrzahl von Auflageflächen, die als Positioniermarken verwendet werden, kann die Positioniergenauigkeit und damit auch die Dichtwirkung des Dichtelements weiter verbessert werden. Dadurch wird vorteilhaft das Risiko eines Leckage aufgrund eines fehlerhaft platzierten Dichtelements verringert.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Auflagefläche entlang der Klemmrichtung betrachtet eine erste Dicke aufweist, wobei ein zwischen der ersten Gehäuseschale und der zweiten Gehäuseschale angeordneter Dichtabschnitt des Dichtelements eine zweite Dicke aufweist, wobei sich die erste Dicke und die zweite Dicke unterscheiden. Dabei können sich die beiden Dicken z.B. um wenigstens 20% unterscheiden.
Dadurch wird vorteilhaft eine maßgenschneiderte Anpassung der verschiedenen Funktionalitäten (Abdichtung vs. Dämpfung bzw. Entkopplung) des Dichtelements in den verschiedenen Bereichen ermöglicht. Vorteilhaft kann das Dichtelement dadurch aus einem einzigen Material und damit besonders einfach und kostengünstig gefertigt sein. Die Einstellung der jeweiligen Eigenschaften kann dann beispielsweise durch die Dicke oder allgemein die Dimensionierung der jeweiligen Abschnitte vorgenommen werden.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Auflagefläche entlang der Klemmrichtung betrachtet beabstandet ist von einem zwischen der ersten Gehäuseschale und der zweiten Gehäuseschale angeordneten Dichtabschnitt des Dichtelements, wobei ein Abstand zwischen einer der Leiterplatte zugewandten Seite der Auflagefläche und einer der Auflagefläche zugewandten Kante des Dichtabschnitts zumindest 50% der zweiten Dicke des Dichtabschnitts entspricht, entlang der Klemmrichtung betrachtet. Auf diese Weise kann die Leiterplatte vorteilhaft auf einem gewünschten Niveau angeordnet werden, das unabhängig von der Lage des Dichtabschnitts des Dichtelements ist. Vorteilhaft ist die Ebene der Leiterplatte dadurch beabstandet von der Stoßkante zwischen erster und zweiter Gehäuseschale. Dadurch wird vorteilhaft eine direkte Exposition der Leiterplatte mit Dreck, Schmutz oder Feuchtigkeit, etc. vermieden, falls derartige Stoffe gegebenenfalls den Dichtabschnitt überwinden. Weiterhin vorteilhaft wird auf diese Weise die Auflagefläche mechanisch (über eine längere Strecke) von dem Dichtabschnitt entkoppelt, wodurch ein Eintrag von mechanischen Einflüssen, wie z.B. Stöße, Vibrationen, etc., vom Dichtabschnitt auf die Auflagefläche vorteilhaft verringert wird.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Gehäuseschale ein von einer ersten Wandung der ersten Gehäuseschale in den Innenraum ragendes erstes Stützelement aufweist, wobei die Auflagefläche auf dem ersten Stützelement angeordnet ist.
Dadurch wird vorteilhaft die Klemmwirkung verbessert. Weiterhin vorteilhaft kann das erste Stützelement als komplementäres Element bzw. Referenzelement für die Auflagefläche in ihrer Funktion als Positioniermarke dienen. Mit anderen Worten: ist die Auflagefläche korrekt auf dem Stützelement angeordnet, so ist auch das Dichtelement richtig positioniert bezüglich der ersten Gehäuseschale. Dadurch wird die korrekte Montage des Dichtelements verbessert und die Abdichtwirkung verbessert.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Gehäuseschale ein von einer zweiten Wandung der zweiten Gehäuseschale in den Innenraum ragendes zweites Stützelement aufweist, wobei die Leiterplatte zwischen der ersten Gehäuseschale und dem zweiten Stützelement eingeklemmt ist.
Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Leiterplatte quer zur Klemmrichtung nicht mit der zweiten Gehäuseschale in Kontakt kommt. Dies verringert die Intensität von Stößen, Vibrationen, etc. die vom Gehäuse in die Leiterplatte eingetragen werden können. Weiterhin vorteilhaft wird dadurch auch ein Sicherheitsabstand zwischen Leiterplatte und Innenwandung des Gehäuses ermöglicht, so dass z.B. eine Deformation des Gehäuses, z.B. durch Druck (auf dem Verbinder lastendes Gewicht) nicht unmittelbar zu einer Berührung der Leiterplatte durch die Innenwandung quer zur Klemmrichtung führt. Dadurch wird das Risiko einer Beschädigung der Leiterplatte verringert.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Dämpfungselement zur Dämpfung mechanischer Einflüsse, insbesondere Stöße, Vibrationen, Druck, etc., vom Gehäuse auf die Leiterplatte zwischen dem zweitem Stützelement und der Leiterplatte angeordnet ist. Das Dämpfungselement kann z.B. eine Shore-A-Härte von höchstens 80, bevorzugt von höchstens 60, besonders bevorzugt von höchstens 45 aufweisen.
Das Dämpfungselement kann z.B. durch einen 1K- oder einen 2K-Spritzgussprozess mit dem zweiten Stützelement (einstückig) verbunden sein oder es kann z.B. kraftschlüssig, reibschlüssig oder stoffschlüssig oder formschlüssig an dem zweiten Stützelement befestigt sein. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Dämpfungselement nach Montage der Leiterplatte an bzw. in der ersten Gehäuseschale auf der Leiterplatte montiert wird bzw. schon vorab an der Leiterplatte montiert ist und es dann bei Montage der zweiten Gehäuseschale im Bereich des zweiten Stützelements eingeklemmt wird zwischen dem zweiten Stützelement und der Leiterplatte.
Vorteilhaft kann dadurch eine besonders gute Dämpfung bezüglich der Übertragung von mechanischen Einwirkungen wie Druck, Verspannungen, Stößen, Vibrationen vom Gehäuse, insbesondere von der zweiten Gehäuseschale, auf die Leiterplatte bewirkt werden.
Das Dämpfungselement kann z.B. elastisch reversibel ausgebildet sein. Es kann z.B. Kautschuk, Silikon, Gummi, Flüssigsilikonkautschuk, thermoplastische Elastomere (TPE), thermoplastische Polyurethane (TPU) oder andere Materialen aufweisen, zum überwiegenden Teil (mehr als 50%) aufweisen oder aus einem oder mehreren dieser Materialen gefertigt sein oder aus einem Material mit ähnlicher physikalischer Wirkung.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse, insbesondere die erste Gehäuseschale, ein Positionierelement aufweist, wobei die Leiterplatte eine Öffnung aufweist, wobei das Positionierelement in die Öffnung eingreift und die Öffnung vorzugsweise durchgreift.
Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache und zuverlässige Vormontage der Leiterplatte ermöglicht, die auf diese Weise automatisch in eine vordefinierte Position gebracht werden kann. Bevorzugt ist das Positionierelement dabei ohne elektrische Funktion ausgebildet, es ist also z.B. nicht als Steckerpin ausgebildet, der eine oder mehrere Kontaktlamelle(n) der Leiterplatte kontaktiert.
Vorteilhaft steht das Positionierelement mit dem Rand der Öffnung nicht in Kontakt. Mit anderen Worten: die Öffnung kann ein Übermaß, bevorzugt von höchstens 40%, weiter bevorzugt von höchstens 30%, besonders bevorzugt von höchstens 20% und ganz besonders bevorzugt von höchstens 10%, gegenüber dem Positionierelement aufweisen. Die Öffnung kann z.B. einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 2mm und 6mm aufweisen, bevorzugt in einem Bereich zwischen 3mm und 5mm, wobei auch andere Durchmesser der Öffnung möglich sind. Dadurch wird vorteilhaft einerseits eine exakte Positionierung der Leiterplatte an bzw. auf bzw. in der ersten Gehäuseschale vor der Montage der zweiten Gehäuseschale (z.B. vor dem Klemmvorgang mittels der zweiten Gehäuseschale) bewirkt. Gleichzeitig wird vorteilhaft verhindert, dass mechanische Ereignisse (z.B. Stöße, Vibrationen, Druck, Verspannungen) vom Gehäuse mittels des Positionierelements in die Leiterplatte eingeleitet werden. Die exakte Positionierung der Leiterplatte kann z.B. bewirken, dass Kontaktpins, die vom Gehäuse z.B. einen Lamellenkäfig der Leiterplatte kontaktieren, von allen Kontaktlamellen mit den jeweils vorbestimmten Kontaktkräften kontaktiert werden und es nicht bei einigen Kontaktlamellen zu einer überhöhten und bei anderen Kontaktlamellen zu einer zu stark verringerten Kontaktkraft kommt (infolge einer lateralen Fehlpositionierung der Leiterplatte bezüglich der ersten Gehäuseschale).
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Verbinder dazu eingerichtet ist, mit einer Haushaltssteckdose elektrisch verbunden zu werden.
Dadurch wird ermöglicht, dass der Verbinder die Bereitstellung eines Ladekabels bzw. eines Versorgungskabels ermöglicht, mit dem z.B. ein Kraftfahrzeug mittels Strom aus einer Haushaltssteckdose geladen werden kann. Der Verbinder kann dabei aufgrund des Dichtelements und der Dämpfung mittels der Leiterplatte Funktionen übernehmen, die ansonsten in einer ICCB („In Cable Control Box“) ausgeführt werden. Der Verbinder kann dadurch bei Erfüllung aller erforderlichen Dichtheitsanforderungen und Stoßfestigkeitsanforderungen vorteilhaft die Bereitstellung eines besonders leichten, platzsparenden und kostengünstigen Versorgungskabels ermöglichen.
Es versteht sich, dass in einer anderen, alternativen Ausführungsform, der Verbinder dazu eingerichtet sein kann, mit einem Fahrzeug oder einer Energieversorgungseinrichtung wie z.B. einer Ladesäule oder einer Wallbox verbunden zu werden. In diesem Fall kann der Verbinder z.B. ein dafür geeignetes Steckergesicht bzw. eine geeignete Anschlusseinheit aufweisen, z.B. ein TYP2-Steckergesicht für europäische Fahrzeuge bzw. Ladesäulen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Versorgungskabel zum elektrischen Verbinden eines Fahrzeugs mit einer elektrische Energie bereitstellenden Energieversorgungseinrichtung und/oder mit einem elektrische Energie benötigenden Verbraucher vorgeschlagen.
Das Versorgungskabel weist einen Verbinder wie oben beschrieben auf. Es weist weiterhin eine Verbindungsleitung auf, die mit dem Verbinder elektrisch verbunden ist. Es kann weiterhin einen weiteren Verbinder aufweisen, der an einem anderen Ende der Verbindungsleitung angeordnet ist bzw. anordenbar ist.
Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1: eine schematische Abbildung eines Versorgungskabel;
2: einen schematischen Querschnitt durch eine Leiterplatten-Anordnung in einem Verbinder aus dem Stand der Technik;
3: eine schematische Explosionsdarstellung eines Verbinders des Versorgungskabels;
4: einen schematischen Querschnitt durch einen Verbinder des Versorgungskabels;
5a: eine schematische Aufsicht auf eine erste Gehäuseschale eines Verbinders vor Montage einer Leiterplatte;
5b: eine schematische Ansicht auf die erste Gehäuseschale aus 5a nach Montage der Leiterplatte.

1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 12, das beispielsweise ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ist und das einen Energiespeicher 11 aufweist. Der Energiespeicher 11 soll hier beispielsweise über eine Energieversorgungseinrichtung 16 geladen werden. Die Energieversorgungseinrichtung 16 in dem in 1 gezeigten Fall kann dabei z.B. eine Wallbox, die ein Laden mit dreiphasiger Wechselspannung ermöglicht, sein oder eine Dauerspannungsquelle, beispielsweise eine Haushaltssteckdose wie z.B. eine Schuko-Steckdose, die beispielsweise einphasiges Laden ermöglicht. Zur Verbindung von Energieversorgungseinrichtung 16 und Energiespeicher 11 bzw. Fahrzeug 12 ist ein Versorgungskabel 10 vorgesehen.
Das Versorgungskabel 10 weist einen Primärverbinder 14 sowie einen Sekundärverbinder 15 auf, wobei in 1 verschiedene Varianten des Sekundärverbinders 15 gezeigt sind. Im Kontext der Anmeldung wird allgemein von Verbinder 14, 15 gesprochen. Für das Dichtungskonzept und für die Halterung einer Leiterplatte 50 (siehe z.B. 3) des Verbinders 14, 15 ist es nicht erheblich, ob es sich um einen Primärverbinder 14 oder einen Sekundärverbinder 15 handelt. Zur besseren Verständlichkeit des Anmeldetextes kann jedoch gelegentlich der Verbinder 14, 15 als Primärverbinder 14 bzw. Sekundärverbinder 15 genauer spezifiziert sein. Zwischen dem (Primär)Verbinder 14 und dem (Sekundär)Verbinder 15 ist eine Versorgungsleitung bzw. Verbindungsleitung 13 vorhanden. Der (Primär)Verbinder 14 dient zur elektrischen Verbindung mit dem Fahrzeug 12 und speziell mit dem Energiespeicher 11. Der (Sekundär)Verbinder 15 dient je nach dessen Ausgestaltung zur Verbindung mit den verschiedenen Typen der Energieversorgungseinrichtung 16 oder einem Verbraucher 19. In dem Fall, dass der (Sekundär)Verbinder 15 zur Verbindung mit einem Verbraucher 19 (hier beispielhaft in Form eines Föns dargestellt) eingerichtet ist kann der (Sekundär)Verbinder 15 z.B. eine Schuko-Steckdose sein. In diesem Fall wird dem Fahrzeug 12 bzw. dessen Energiespeicher 11 elektrische Energie entnommen. Es versteht sich, dass der elektrische Verbraucher auch ein Stromnetz sein kann, so dass elektrische Energie aus dem Fahrzeug 12 zurück ins Stromnetz gespeist werden kann. In diesem Fall kann z.B. ein Schuko-Stecker oder ein Typ2-Ladestecker zum Einstecken in eine Wallbox als (Sekundär)Verbinder 15 dienen. Es versteht sich weiterhin, dass der elektrische Verbraucher auch ein weiteres Fahrzeug sein kann, welches mit Strom bzw. elektrischer Energie aus dem Fahrzeug 12 versorgt wird. In diesem Fall kann der (Sekundär)Verbinder 15 z.B. analog zum (Primär)Verbinder 14 ausgebildet sein.
Der (Primär)Verbinder 14 weist einen Fahrzeuganschluss 4 auf, der zur mittelbar oder unmittelbar lösbaren drahtlosen oder drahtgebundenen elektrischen Verbindung mit dem Fahrzeug 12 bzw. dem Energiespeicher 11 vorgesehen ist.
In der gezeigten Ausgestaltung weist der (Primär)Verbinder 14 außerdem einen Zusatzanschluss 5 auf, über den eine drahtlose und/oder drahtgebundene elektrische Verbindung mit einer Zusatzkupplung 6 der Verbindungsleitung 13 unmittelbar oder mittelbar lösbar herstellbar ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann auf den Zusatzanschluss 5 sowie die Zusatzkupplung 6 verzichtet werden, so dass die Verbindungsleitung 13 direkt an dem (Primär)Verbinder 14 angebracht ist und nicht zerstörungsfrei von dieser trennbar ist.
Das Versorgungskabel 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit verschiedenen Typen von (Sekundär)Verbindern 15 koppelbar. Jeder (Sekundär)Verbinder 15 weist einen Infrastrukturanschluss 1 und einen Kabelanschluss 2 auf, wobei der Infrastrukturanschluss 1 zur elektrischen Verbindung mit der Energieversorgungseinrichtung 16 oder dem Verbraucher 19 ausgebildet ist. Der Kabelanschluss 2 dient zur Verbindung mit der Verbindungsleitung 13. Die Verbindungsleitung 13 weist hierzu beispielhaft eine Kupplung 3 auf, wobei die Kupplung 3 und der Kabelanschluss 2 lösbar elektrisch verbindbar sind. Somit lassen sich die (Sekundär)Verbinder 15 einfach und aufwandsarm austauschen, indem lediglich die Verbindung zwischen Kupplung 3 und Kabelanschluss 2 zu trennen ist. Grundsätzlich sind selbstverständlich auch Versorgungskabel 10 denkbar, bei denen der (Sekundär)Verbinder 15 unlösbar (d.h.: nicht zerstörungsfrei lösbar) mit der Verbindungsleitung 13 verbunden ist.
In 1 oben rechts ist gezeigt, dass der Infrastrukturanschluss 1 beispielhaft auch zur Verbindung mit einem Verbraucher 19 ausgebildet sein kann, z.B. indem der Infrastrukturanschluss 1 bzw. der (Sekundär)Verbinder 15 als Schuko-Steckdose oder als Drehstromsteckdose ausgebildet ist. In 1 mittig rechts ist gezeigt, dass der Infrastrukturanschluss 1 des (Sekundär)Verbinders 15 in einer alternativen Ausgestaltung beispielsweise ein Typ2-Anschluss zur Verbindung mit einer Ladesäule oder Wallbox sein kann (hierbei ist z.B. ein Stromfluss vom Infrastrukturanschluss 1 zum Fahrzeug 12 hin oder vom Fahrzeug 12 weg hin zum Infrastrukturanschluss 1 möglich). In 1 unten rechts ist beispielhaft gezeigt, dass der Infrastrukturanschluss 1 des (Sekundär)Verbinders 15 in einer alternativen Ausgestaltung ein Schukostecker zur Verbindung mit einer Haushaltssteckdose sein kann (auch hierbei ist z.B. ein Stromfluss vom Infrastrukturanschluss 1 zum Fahrzeug 12 hin oder vom Fahrzeug 12 weg hin zum Infrastrukturanschluss 1 möglich). Ein (Sekundär)Verbinder 15 zum Verbinden mit einem weiteren Fahrzeug ist grundsätzlich auch möglich, hier jedoch nicht dargestellt.
Die Verbindungsleitung 13 weist zwischen der Kupplung 3 und der Zusatzkupplung 6 in diesem Ausführungsbeispiel lediglich elektrische Leiter auf, die eine elektrische Verbindung zwischen der Kupplung 3 und der Zusatzkupplung 6 herstellen. Diese elektrischen Leiter sind beispielsweise Kupferleiter oder Aluminiumleiter oder sie sind aus einem anderen Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet und weisen eine elektrische Isolierung auf. Alle elektrischen Leiter sind beispielhaft in einem Strang zusammengefasst und weisen bevorzugt einen gemeinsamen Mantel auf, der einerseits als elektrische Isolierung und andererseits als mechanischer Schutz dient. Bevorzugt ist in 1 keinerlei aktive oder passive elektrische Komponente in der Verbindungsleitung 13 vorgesehen. Sämtliche logischen Bauteile bzw. Logikbausteine (z.B. Mikroprozessoren, ASICs, etc.) und insbesondere aktive oder passive elektrische Komponenten sind entweder Teil des (Primär)Verbinders 14 und/oder Teil des (Sekundär)Verbinders 15. Dadurch kann die Verbindungsleitung 13 vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden. Auf eine ICCB (eine In-Cable Control-Box) kann in diesem Ausführungsbeispiel somit ausdrücklich verzichtet werden. Dadurch kann das Versorgungskabel 10 trotz seiner hier dargestellten Adaptionsfähigkeit (verschiedene (Sekundär)Verbinder 15 sind wahlweise ankoppelbar) kostengünstig, kompakt, einfach, platzsparend und vom Gewicht her leicht bereitgestellt werden. Der Verzicht auf eine ICCB reduziert neben dem Gewicht und den Kosten und der Handhabbarkeit auch aufwändige Qualitätsprüfungen und Belastungstests, da es nicht notwendig ist, die empfindliche Elektronik der ICCB z.B. gegen ein Überfahren durch andere Fahrzeuge, z.B. LKWs zu sichern. Auch wird dadurch vorteilhaft die Stolpergefahr für Personen reduziert. Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsbeispielen eine ICCB vorgesehen sein kann, die dann z.B. innerhalb der Verbindungsleitung 13 angeordnet ist.
2 zeigt einen Querschnitt durch einen Verbinder 14, 15 für ein Versorgungskabel 10 aus dem Stand der Technik. Der Verbinder 14, 15 weist ein Gehäuse 20 auf, das einen Gehäuse-Innenraum 40 umschließt. Außerhalb des Gehäuses 20 liegt eine Außenumgebung 41 vor, dies kann z.B. die Umwelt sein. Im Gehäuse-Innenraum 40 ist eine Leiterplatte 50 angeordnet. Die Leiterplatte 50 ist in zwei Führungsschlitzen 70 an einander gegenüberliegenden Innenwänden des Gehäuses 20 angeordnet und auf diese Weise Stößen oder Vibrationen, die auf das Gehäuse 20 wirken, unmittelbar ausgesetzt. Die Leiterplatte 50 weist schematisch dargestellt hier zwei Bauteile auf, die als THT-Bauteile 55 (THT = „Through Hole Technology“) ausgebildet sind.
3 zeigt schematisch eine Explosionsdarstellung des (Primär)Verbinders 14, wobei ein Aufbau des (Sekundär)Verbinders 15 im Wesentlichen analog zu dem des (Primär)Verbinders 14 sein kann, aber nicht muss. Im Folgenden wird nicht explizit zwischen (Primär)Verbinder 14 und (Sekundär)Verbinder 15 unterschieden, sondern allgemein auf einen Verbinder 14, 15 verwiesen, der somit der (Primär)Verbinder 14 und/oder (Sekundär)Verbinder 15 sein kann.
Der Verbinder 14, 15 weist ein Gehäuse 20 auf. Das Gehäuse 20 weist zumindest eine erste Gehäuseschale 21 und eine von der ersten Gehäuseschale 21, hier beispielhaft separate, zweite Gehäuseschale 22 auf (grundsätzlich ist auch eine einstückige Ausführung, z.B. durch ein Filmgelenk oder ähnliches verbunden, denkbar). Ein Gehäuse-Innenraum 40 des Gehäuses 20 ist hier beispielhaft ein hohler Gehäuse-Innenraum 40, d.h.: er ist nicht, insbesondere nicht überwiegend oder gar vollständig, mit einem Schäumungsmaterial oder einem Kunststoff ausgefüllt. Weiterhin ist hier beispielhaft mindestens eine im Gehäuse 20 an einer Anschlussseite 27 des Gehäuses 20 angeordnete Anschlusseinheit 23 zum Anschließen an das Fahrzeug 12 oder die Energieversorgungseinrichtung 16 oder den Verbraucher 19 vorgesehen. Es ist weiterhin ein Anschlusseinheit-Dichtelement 25 vorgesehen, welches hier beispielhaft die Anschlusseinheit 23 umlaufend umgibt. Die Anschlusseinheit 23 weist bevorzugt Steckverbinder (z.B. wenigstens ein male-Kontaktelement und/oder wenigstens ein female-Kontaktelement) auf, die zur elektrischen Kontaktierung von Gegensteckverbindern ausgebildet sind. Es versteht sich, dass die Anschlusseinheit 23 auch quer zu einer Längsrichtung L (axiale Richtung) bzw. Längsachse des Gehäuses 20 angeordnet sein kann. Sie kann z.B. als SCHUKO-Stecker, Drehstromstecker oder dergleichen ausgebildet sein, so dass ein derartiger Verbinder 15 zum Verbinden mit einer normalen Haushaltsteckdose oder Drehstromsteckdose oder dergleichen ausgebildet sein kann. Unter Anschlussseite 27 kann somit auch ein Anschlussende des Gehäuses 20 verstanden werden. An einem der Anschlussseite 27 gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 20 ist eine Leitungsseite 28 vorgesehen. An der Leitungsseite 28 durchgreift hier beispielhaft ein Leitungselement 17 des Gehäuses 20 das Gehäuse 20 vom Gehäuse-Innenraum 40 des Gehäuses 20 in eine Außenumgebung 41 bzw. einen Außenraum des Gehäuses 20. Die Außenumgebung 41 bzw. der Außenraum ist dabei z.B. derjenige Raum bzw. die Umgebung bzw. die Umwelt, in dem bzw. der ein Bediener den Verbinder 14, 15 anfassen kann. Bei dem Leitungselement 17 kann es sich z.B. um die Verbindungsleitung 13 handeln. Ebenso kann das Leitungselement 17 z.B. ein Kabelstummel sein, an das die Verbindungsleitung 17 anschließbar ist. Weiterhin ist eine Möglichkeit, dass das Leitungselement 17 die Kupplung 3 oder Zusatzkupplung 6 elektrisch kontaktiert. Grundsätzlich kann auch die Kupplung 3 oder die Zusatzkupplung 6 das Leitungselement 17 darstellen, welches das Gehäuse 20 vom Gehäuse-Innenraum 40 in den Außenraum bzw. die Außenumgebung 41 des Gehäuses 20 durchgreift bzw. mit dem Außenraum 41 in - z.B. direktem - Kontakt steht. Es ist weiterhin ein Leitungselement-Dichtelement 26 vorgesehen, welches hier beispielhaft die Leitungselement 17 umlaufend umgibt.
Von der Anschlussseite 27 zu der Leitungsseite 28 erstreckt sich hier die Längsrichtung L des Verbinders 14, 15 und damit des Gehäuses 20. Da der Verbinder 14, 15 hier beispielhaft eine gebogene Gehäuseform aufweist, ist somit auch die Längsrichtung L nicht gerade sondern sie folgt der gebogenen Gehäuseform, ist also gekurvt. Für die Anschlusseinheit 23 und das Leitungselement 17 ist die Längsrichtung L insbesondere eine Mittelachse. Senkrecht zur Längsrichtung L ist eine Radialrichtung R orientiert. Eine Umlaufrichtung U umläuft Längsrichtung L.
Weiterhin weist das Gehäuse 20 ein Dichtelement 24 auf, welches zwischen der ersten Gehäuseschale 21 und der zweiten Gehäuseschale 22 angeordnet ist. Das Dichtelement 24 ist dazu eingerichtet ist, den Gehäuse-Innenraum 40 gegen die Außenumgebung 41 des Gehäuses 20 abzudichten. Das Dichtelement 24 liegt hier beispielhaft zumindest abschnittsweise sowohl an der ersten Gehäuseschale 21 an als auch an der zweiten Gehäuseschale 22. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Dichtelement 24 entlang von mehr als 30% seiner Länge an der ersten Gehäuseschale 21 anliegt, bevorzugt zu mehr als 50% seiner Länge und/oder entlang von mehr als 30% seiner Länge an der zweiten Gehäuseschale 22 anliegt, bevorzugt zu mehr als 50% seiner Länge.
In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das Dichtelement 24 einstückig ausgebildet. Es ist hier beispielhaft ringförmig geschlossen ausgebildet, wobei auch andere Formen, z.B. eine Hufeisen-Form denkbar sind. Das Dichtelement 24 weist hier beispielhaft eine Shore-A-Härte von höchstens 80, bevorzugt von höchstens 60 und ganz besonders bevorzugt von höchstens 45 auf. Es kann z.B. eine Shore-A-Härte von 30 oder 35 oder 40 oder 45 vorgesehen sein.
In dieser Ausführungsform weist die erste Gehäuseschale 21 beispielhaft einen Aufnahmebereich bzw. Aufnahmeabschnitt 30 auf, der hier lediglich beispielhaft in Form einer Nut 31 ausgebildet ist. Dieser Aufnahmeabschnitt 30, verläuft etwas unterhalb einer der zweiten Gehäuseschale 22 zugewandten Stirnseite (hier: einer Außenwandung) der ersten Gehäuseschale 21. Der Aufnahmeabschnitt 30 ist hier derart abgegrenzt, dass die Außenwandung der ersten Gehäuseschale 21 eine die Nut 31 begrenzende Innenwandung überragt, z.B. um höchstens 2mm, bevorzugt um höchstens 1mm. Im zusammengesetzten Zustand des Gehäuses 20 ist das Dichtelement 24 auf bzw. in dem Aufnahmebereich 30 angeordnet, hier: in der Nut 31.
Der Verbinder 14, 15 weist weiterhin eine Leiterplatte 50 auf. Die Leiterplatte 50 ist hier (im vollständig montierten Zustand des Gehäuses 20, siehe z.B. 4) beispielhaft vollständig im Gehäuse-Innenraum 20 angeordnet. Die Leiterplatte 50 weist hier beispielhaft eine elektrische und/oder elektronische Schaltung 51 auf. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Leiterplatte 50 Abmessungen aufweist, bei der eine Länge mindestens 2cm beträgt und z.B. in einem Bereich zwischen 2cm und 18cm liegt, bevorzugt z.B. in einem Bereich zwischen 4cm und 15cm und beispielsweise z.B. 8cm oder 10 cm oder 12cm beträgt und bei der eine Breite wenigstens 1,5cm beträgt und z.B. in einem Bereich zwischen 1,5cm und 12cm liegt, bevorzugt in einem Bereich zwischen 2,5cm und 8,5cm und beispielsweise 3cm oder 4cm oder 5cm oder 6cm oder 7cm oder 8cm beträgt.
Die Leiterplatte 50 weist zumindest ein SMD-Bauteil 52 (SMD = „Surface Mounted Device“) auf, beispielsweise eine integrierte Schaltung, einen Sensor, einen Widerstand, einen Kondensator und/oder eine Spule oder dergleichen.
Bei dem SMD-Bauteil 52 kann es sich beispielsweise auch um ein Relais 53 oder um einen Spannungswandler 54 handeln, wobei der Spannungswandler 54 aus einer am Verbinder 14, 15 anliegenden Netzspannung (beispielsweise im Bereich von 100V bis 130V oder im Bereich von 210V bis 260V oder im Bereich von 330V bis 410V) z.B. eine Spannung im Bereich von 7V bis 25V erzeugt, bevorzugt im Bereich von 13V bis 20V.
Das Relais 53 kann z.B. eine Masse im Bereich zwischen 10g und 70g aufweisen, bevorzugt zwischen 20g und 45g. Es kann lediglich beispielsweise in einer alternativen Ausführungsform als THT-Bauteil ausgebildet sein (hier nicht dargestellt).
Der Spannungswandler kann z.B. eine Masse im Bereich zwischen 10g und 70g aufweisen, bevorzugt zwischen 15g und 40g. Es kann lediglich beispielsweise in einer alternativen Ausführungsform als THT-Bauteil ausgebildet sein (hier nicht dargestellt).
Die Leiterplatte 50 ist hier beispielhaft beidseitig bestückt. Beispielhaft ist hier auf beiden Seiten der Leiterplatte 50 jeweils zumindest ein SMD-Bauteil 52 vorgesehen, wobei insbesondere auf jeder Seite der Leiterplatte 50 zumindest ein SMD-Bauteil 52 angeordnet ist.
Die Leiterplatte 50 ist im montierten Zustand des Gehäuses 20 - wie besser in 4 zu erkennen ist - entlang einer Klemmrichtung K klemmend gehalten zwischen der ersten Gehäuseschale 21 und der zweiten Gehäuseschale 22, wobei die klemmende Halterung der Leiterplatte 50 zumindest abschnittsweise unter Zwischenlage des Dichtelements 24 zwischen der Leiterplatte 50 und der ersten Gehäuseschale 21 erfolgt. Vorteilhaft kann dadurch in dieser beispielhaften Ausführungsform auf eine Verschraubung oder eine stoffschlüssige Verbindung der Leiterplatte mit einer der beiden Gehäuseschalen 21, 22 verzichtet werden, wobei gleichzeitig dennoch eine ortsfeste Befestigung der Leiterplatte 50 im Gehäuse 20 bewirkt wird. Gleichzeitig wird dadurch vorteilhaft eine Dämpfung und/oder mechanische Entkopplung von Druckeinwirkungen, Stößen oder von Erschütterungen auf das Gehäuse (z.B. aus dem Außenraum bzw. der Außenumgebung 41, z.B. durch einen Sturz oder Vibrationen in einem Fahrzeug oder einem Überfahren bzw. Überrollen des Verbinders 14, 15 durch ein Fahrzeug, etc.) bezüglich der im Gehäuse-Innenraum 40 angeordneten Leiterplatte 50 bewirkt. Dadurch wird vorteilhaft die Verwendung von SMD-Bauteilen 52 ermöglicht, die über die Lebensdauer des Verbinders 14, 15 innerhalb der Spezifikationen hinsichtlich mechanischer Belastungen des Verbinders 14, 15 ohne Ausfälle bleiben. Weiterhin vorteilhaft wird so ermöglicht, dass die (SMD-)Bauteile auf der Leiterplatte 50 nicht vergossen werden müssen, um sie so vor mechanischen Einwirkungen, die auf die Leiterplatte 50 wirken, zu schützen. Dadurch kann die Herstellung der Leiterplatte 50 kostengünstig und einfach bewirkt werden und die Schaltung 51 kann gegenüber einer (überwiegenden) Bestückung mit THT-Bauteilen kompakter und kleiner aufgebaut werden. Besonders vorteilhaft wird dadurch auch die Bestückung der Leiterplatte 50 mit einem oder mehreren Relais 54 und/oder Netzteilen bzw. Spannungswandlern 54 in SMD-Bauweise ermöglicht, die gegenüber z.B. einfachen Widerständen, Kondensatoren oder Spulen ein erheblich höheres Gewicht aufweisen.
Das Dichtelement 24 kann z.B. wenigsten eine - besonders gut in den 4 und 5a zu erkennende - in den Gehäuse-Innenraum 40 ragende Auflagefläche 35 aufweisen. In dieser Ausführungsform sind vier Auflageflächen 35 vorgesehen, wobei je zwei Auflageflächen 35 an bezüglich der Längsrichtung L einander gegenüberliegenden Abschnitten des Dichtelements 24 vorgesehen sind. Die Auflageflächen 35 weisen eine erste Dicke d1 auf, während ein Dichtbereich bzw. Dichtabschnitt 33 (siehe auch 4) des Dichtelements 24 eine zweite Dicke d2 aufweist, jeweils insbesondere entlang der Klemmrichtung K betrachtet. Die erste Dicke d1 kann sich von der zweiten Dicke d2 - wie hier beispielhaft dargestellt - unterscheiden. Dabei kann z.B. die erste Dicke d1 der Auflagefläche 35 um wenigstens 20% größer oder (wie hier) um wenigstens 20% geringer ausgebildet sein, als die zweite Dicke d2 des Dichtbereichs 33.
Die erste Dicke d1 der Auflagefläche 35 kann z.B. wenigstens 0,3mm, bevorzugt wenigstens 1mm und ganz besonders bevorzugt wenigstens 2mm betragen. Sie kann z.B. in einem Bereich zwischen 0,4mm und 10mm liegen, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,5mm und 4mm. Die erste Dicke kann z.B. 0,4mm oder 0,5mm oder 0,7mm oder 1mm oder 2mm oder 3mm oder 4mm oder 5mm oder 6mm oder 7mm oder 8mm oder 9mm oder 10mm betragen.
Die Auflageflächen 35 ragen z.B. um wenigstens 1mm in den Innenraum 40 ab. Die Leiterplatte 50 liegt - im fertig montierten Zustand des Gehäuses 20 - auf den Auflagefläche 35 auf.
In dieser Ausführungsform ist beispielhaft vorgesehen, dass die erste Gehäuseschale 21 ein von einer ersten Wandung 61 der ersten Gehäuseschale 21 in den Innenraum 40 ragendes erstes Stützelement 37 aufweist (hier ist beispielhaft für jede Auflagefläche 35 ein erstes Stützelement 37 vorgesehen), wobei die Auflagefläche 35 auf dem ersten Stützelement 37 angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Leiterplatte 50 besonders zuverlässig abgestützt und kann dadurch besonders gut zwischen der ersten Gehäuseschale 21 und der zweiten Gehäuseschale 22 klemmend gehalten werden. Weiterhin vorteilhaft kann das erste Stützelement 37 als komplementäres Element bzw. als Referenzmarke bzw. als Referenzelement für die Auflagefläche 35 in einer Funktion einer Positionsmarke verwendet werden. Mit anderen Worten: ist die Auflagefläche 35 korrekt auf dem ersten Stützelement 37 platziert so ist sichergestellt, dass das Dichtelement 24 korrekt in der bzw. an der bzw. auf der ersten Gehäuseschale 21 positioniert ist. Dadurch wird in einfacher Weise das Risiko für Leckagen bei der Abdichtung verringert.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Gehäuse 20 eines Verbinders 14, 15 wie z.B. in 3 dargestellt. Der Gehäuse-Innenraum 40 ist - lediglich beispielhaft - gut erkennbar als hohler Gehäuse-Innenraum 40 ausgeführt, d.h., insbesondere nicht (vollständig) ausgeschäumt oder ausgegossen. Die klemmende Halterung der Leiterplatte 50 entlang der Klemmrichtung K unter Zwischenlage des Dichtelements 24 ist gut zu erkennen. Das Dichtelement 24 liegt in seinem Dichtabschnitt 33 in dem hier als Nut 31 ausgebildeten Aufnahmeabschnitt 30 während die für die Stoßdämpfung, Vibrationsdämpfung etc. relevante Auflagefläche 35 des Dichtelements 24 auf dem ersten Stützelement 37 angeordnet ist und auf der Auflagefläche 35 die Leiterplatte 50.
Es ist gut zu erkennen, dass die Auflagefläche 35 entlang der Klemmrichtung K betrachtet beabstandet ist von einem zwischen der ersten Gehäuseschale 21 und der zweiten Gehäuseschale 22 angeordneten Dichtabschnitt 33 des Dichtelements 24, wobei ein Abstand D zwischen einer der Leiterplatte 50 zugewandten Seite der Auflagefläche 35 und einer der Auflagefläche 35 zugewandten Kante 34 des Dichtabschnitts 33 zumindest 50% der zweiten Dicke d2 des Dichtabschnitts 33 entspricht, entlang der Klemmrichtung K betrachtet. Dies ermöglicht eine mechanische Entkopplung zwischen Dichtbereich 33 und Auflagefläche 35. Außerdem kann auf diese Weise die Lage der Leiterplatte 50 in radialer Richtung (hier: entlang der Klemmrichtung K) innerhalb des Gehäuse-Innenraums 40 optimal angepasst werden. Eine derartige Anpassung kann z.B. in Abhängigkeit der Höhe einzelner SMD-Bauteile 52 vorgenommen werden, oder um eine beidseitige Bestückung der Leiterplatte 50 zu ermöglichen oder um eine optimierte Gewichtsverteilung innerhalb des Gehäuse-Innenraums 40 zu ermöglichen. Eine optimierte Gewichtsverteilung kann z.B. als ein mögliches Ziel haben, dass möglichst wenig Drehmoment durch den Verbinder 14, 15 auf einen Gegenverbinder bzw. Infrastrukturanschluss 1 einer Energieversorgungseinrichtung 16 oder eines Verbrauchers 19 ausgeübt wird.
In dieser beispielhaften Ausführungsform ist weiterhin vorgesehen, dass die zweite Gehäuseschale 22 ein von einer zweiten Wandung 62 der zweiten Gehäuseschale 22 in den Innenraum 40 ragendes zweites Stützelement 38 aufweist. Die Leiterplatte 50 ist hierbei zwischen der ersten Gehäuseschale 21 und dem zweiten Stützelement 38 eingeklemmt - in dieser beispielhaften Ausführungsform lediglich mittelbar.
Denn es ist hier beispielhaft weiterhin ein Dämpfungselement 39 zur Dämpfung mechanischer Stöße, von Vibrationen, von Druck (also allgemein von mechanischen Einflüssen) vom Gehäuse 20 auf die Leiterplatte 50 zwischen dem zweitem Stützelement 38 und der Leiterplatte 50 angeordnet. Das Dämpfungselement 39 kann ein ähnliches Material aufweisen wie das Dichtelement 24 oder aus einem anderen Material gebildet sein, bevorzugt aus einem elastisch reversiblen Material. Das Dämpfungselement 39 kann bevorzugt eine Shore-A-Härte von höchstens 80, bevorzugt von höchstens 60 und ganz besonders bevorzugt von höchstens 45 aufweisen. Es kann z.B. eine Shore-A-Härte von 30 oder von 35 oder von 40 oder von 45 aufweisen. Das Dämpfungselement 39 kann einstückig mit dem zweiten Stützelement 38 ausgebildet sein (z.B. in einem 1K-Spritzguss oder einem 2K-Spritzguss), es kann jedoch auch auf der Leiterplatte 50 selbst angeordnet sein bzw. angeordnet werden vor Montage der zweiten Gehäuseschale 22. Es kann jedoch auch kraftschlüssig, stoffschlüssig, formschlüssig und/oder reibschlüssig an einer der Leiterplatte 50 zugewandten Stirnseite des zweiten Stützelements 38 angeordnet sein. Grundsätzlich kann das Dämpfungselement 39 auch an der zweiten Gehäuseschale 22 angeordnet sein, ohne dass ein zweites Stützelement 38 vorgesehen ist.
In der hier dargestellten, lediglich beispielhaften, Ausführungsform wird somit die Klemmung durch folgende Abfolge von Elementen bewirkt (entlang der Klemmrichtung K betrachtet): zweites Stützelement 38 (zur zweiten Gehäuseschale 22 gehörend), Dämpfungselement 39, Leiterplatte 50, Auflagefläche 35, erstes Stützelement 37 (zur ersten Gehäuseschale 21 gehörend).
Eine Dämpfungselement-Dicke kann z.B. wenigstens 0,5mm, bevorzugt wenigstens 1mm und ganz besonders bevorzugt wenigstens 2mm betragen (insbesondere entlang der Klemmrichtung K betrachtet). Sie kann z.B. in einem Bereich zwischen 0,4mm und 10mm liegen, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,5mm und 4mm. Die Dämpfungselement-Dicke kann z.B. 0,4mm oder 0,5mm oder 0,7mm oder 1mm oder 2mm oder 3mm oder 4mm oder 5mm oder 6mm oder 7mm oder 8mm oder 9mm oder 10mm betragen.
Somit ist die Leiterplatte 50 mittelbar von erster Gehäuseschale 21 und zweiter Gehäuseschale 22 eingeklemmt bzw. klemmend gehaltert, indem die Leiterplatte mittelbar an erster Gehäuseschale 21 und zweiter Gehäuseschale 22 anliegt entlang der Klemmrichtung K betrachtet. Unter dem Begriff „mittelbar anliegen“ ist hier zu verstehen, dass zwischen Gehäuseschale 21, 22 und Leiterplatte 50 bevorzugt lediglich das Dichtelement 24 bzw. das Dämpfungselement 39 angeordnet ist. Bevorzugt besteht zwischen Gehäuseschale 21, 22 und Leiterplatte 50 ein Abstand von höchstens 5mm, bevorzugt von höchstens 3 und ganz besonders bevorzugt von höchstens 1mm.
Die klemmende Halterung der Leiterplatte 50 auf den Auflageflächen 35 bewirkt auch eine (mechanische) Dämpfung (z.B. Stoßdämpfung, etc.) bzw. Entkopplung entlang der Längsrichtung L und der radialen Richtung R, da die Auflageflächen 35 nicht nur entlang der Klemmrichtung K elastisch reversibel ausgebildet ist, sondern auch in die anderen Raumrichtungen. Wird auch noch - wie hier beispielhaft dargestellt - ein Dämpfungselement 39 vorgesehen, so wird die (mechanische) Dämpfung bzw. mechanische Entkopplung in der radialen Richtung R und der Längsrichtung L noch weiter verbessert.
5a zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Teil einer ersten Gehäuseschale 21 eines Verbinders 14, 15 vor Montage einer Leiterplatte 50.
5b zeigt eine schematische Ansicht auf die erste Gehäuseschale 21 aus 5a nach Montage der Leiterplatte 50.
Die 5a und 5b werden nun gemeinsam beschrieben.
Der Verbinder 14, 15 der 5a und 5b kann hier z.B. eingerichtet sein, mit einer Haushaltssteckdose elektrisch verbunden zu werden. Es kann sich jedoch z.B. auch um einen Verbinder 14, 15 handeln, der eingerichtet ist mit einem Fahrzeug 12 oder einer Wallbox oder dergleichen verbunden zu werden.
Es ist in 5a gut zu erkennen, dass das Dichtelement 24 in den hier beispielhaft als Nut 31 ausgebildeten Aufnahmeabschnitt 30 eingelegt ist. Es sind vier Auflageflächen 35 zu erkennen, auf denen die Leiterplatte 50 aufgelegt werden kann.
Das Gehäuse 20, hier: beispielhaft die erste Gehäuseschale 21, weist hier zwei Positionierelemente 65 auf (grundsätzlich kann auch lediglich ein einziges Positionierelement 65 vorgesehen sein oder es können mehr als zwei Positionierelemente 65 vorgesehen sein). Die Leiterplatte 50 (siehe 5b) weist hier beispielhaft zwei voneinander beabstandete (einander diagonal gegenüberliegende) Öffnungen 56 auf, wobei die beiden Positionierelemente 65 in die Öffnungen 56 eingreifen und die Öffnungen 56 vorzugsweise durchgreifen. Dadurch kann in einfacher Weise eine korrekte Positionierung der Leiterplatte 50 in der bzw. auf der ersten Gehäuseschale 21 sichergestellt werden, bevor die Leiterplatte 50 dann ortsfest fixiert wird durch die klemmende Halterung, die durch die Montage der zweiten Gehäuseschale 22 auf der ersten Gehäuseschale 21 bewirkt wird. Die zweite Gehäuseschale 22 kann bei dieser Montage z.B. an der ersten Gehäuseschale 21 befestigt werden durch eine Schraubverbindung und/oder eine Clipsverbindung oder dergleichen.
Bevorzugt ist ein Durchmesser der Öffnungen 56 größer als ein Durchmesser der korrespondierenden Positionierelemente 65 (dies kann für einzelne Paarungen gelten oder für alle Paarungen aus Positionierelement 65 und Öffnung 56). Auf diese Weise kann der Eintrag mechanischer Belastungen vom Gehäuse 20 auf die Leiterplatte 50 mittels der Positionierelemente 65 verhindert werden. Besonders bevorzugt liegt die Leiterplatte 50 auch nicht auf einem Stützsockel der Positionierelemente 65 auf. Mit anderen Worten: die Leiterplatte 50 weist bei idealer Montage keinen mechanischen Kontakt zu den Positionierelementen 65 auf.
Die Öffnung 56 kann z.B. einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 2mm und 6mm aufweisen, bevorzugt in einem Bereich zwischen 3mm und 5mm, wobei auch andere Durchmesser der Öffnung 65 möglich sind. Beispielsweise kann ein Übermaß des Durchmessers der Öffnung 56 bezüglich eines Durchmessers des Positionierelements im Bereich zwischen 5% und 40% liegen, bevorzugt im Bereich zwischen 15% und 35%. Es kann auch vorgesehen sein, der Durchmesser der Öffnung 56 ein Übermaß in absoluten Werten aufweist. So kann z.B. der Durchmesser der Öffnung 56 ein Übermaß im Bereich zwischen 0,3mm und 2,5mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 1,5mm gegenüber dem Durchmesser des Positionierelements 65 aufweisen.
Die Leiterplatte 50 liegt an der ersten Gehäuseschale 21 über eine Kontaktfläche bzw. Gesamtkontaktfläche an, insbesondere entlang der Klemmrichtung K betrachtet. Dabei ist im fertig montierten Zustand des Gehäuses 20 auf mindestens 70% der Kontaktfläche bzw. Gesamtkontaktfläche das Dichtelement 24 (hier beispielhaft die Auflagefläche 35) zwischen der ersten Gehäuseschale 21 und der Leiterplatte 50 angeordnet, so dass die Leiterplatte 50 nur mittelbar an der ersten Gehäuseschale 21 anliegt. In der dargestellten Ausführungsform der 5a und 5b können als Kontaktfläche bzw. Gesamtkontaktfläche die von der Leiterplatte 50 mechanisch kontaktierten Flächenanteile der Auflageflächen 35 angesehen werden.
In 5b ist gut zu erkennen, dass entlang der radialen Richtung R und auch entlang der Längsrichtung L die Leiterplatte 50 beabstandet von der ersten Gehäuseschale 21 (und - hier nicht sichtbar - auch von der zweiten Gehäuseschale 22) im Gehäuse-Innenraum 40 angeordnet ist.
Die in 1 dargestellte Versorgungsleitung 10 kann einen oder zwei der vorstehend beschriebenen Verbinder 14, 15 aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015104107 A1 [0005]

Claims

Verbinder (14, 15) für ein Versorgungskabel (10) zum elektrischen Verbinden eines Fahrzeugs (12) mit einer elektrische Energie bereitstellenden Energieversorgungseinrichtung (16) und/oder mit einem elektrische Energie benötigenden Verbraucher (19), der Verbinder (14, 15) aufweisend: -- ein Gehäuse (20) mit zumindest einer ersten Gehäuseschale (21) und einer, insbesondere von der ersten Gehäuseschale (21) separaten, zweiten Gehäuseschale (22), -- eine Leiterplatte (50), die insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Schaltung (31) aufweist, -- ein Dichtelement (24), wobei das Gehäuse (20) einen Gehäuse-Innenraum (40) umschließt, wobei das Dichtelement (24) eingerichtet ist, den Gehäuse-Innenraum (40) gegen eine Außenumgebung (41) des Gehäuses (20) abzudichten, wobei das Dichtelement (24) zwischen der ersten Gehäuseschale (21) und der zweiten Gehäuseschale (22) angeordnet ist, wobei die Leiterplatte (50) entlang einer Klemmrichtung (K) klemmend gehalten ist zwischen der ersten Gehäuseschale (21) und der zweiten Gehäuseschale (22), wobei die klemmende Halterung der Leiterplatte (50) zumindest abschnittsweise unter Zwischenlage des Dichtelements (24) zwischen der Leiterplatte (50) und der ersten Gehäuseschale (21) erfolgt.
Verbinder nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Dichtelement (24) an der ersten Gehäuseschale (21) und an der zweiten Gehäuseschale (22) anliegt, insbesondere entlang von mehr als 30% seiner Länge, bevorzugt entlang von mehr als 50% seiner Länge.
Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiterplatte (50) an der ersten Gehäuseschale (21) über eine Kontaktfläche anliegt, insbesondere entlang der Klemmrichtung (K) betrachtet, wobei auf mindestens 70% der Kontaktfläche das Dichtelement (24) zwischen der ersten Gehäuseschale (21) und der Leiterplatte (50) angeordnet ist, so dass die Leiterplatte (50) nur mittelbar an der ersten Gehäuseschale (21) anliegt.
Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (24) einstückig ausgebildet ist, und/oder wobei das Dichtelement (24) ringförmig geschlossen ausgebildet ist, und/oder wobei das Dichtelement (24) eine Shore-A-Härte von höchstens 80, bevorzugt von höchstens 60, aufweist.
Verbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Gehäuseschale (21) einen Aufnahmeabschnitt (30), insbesondere eine Nut (31), aufweist, wobei das Dichtelement (24) auf oder in oder an dem Aufnahmeabschnitt (30), insbesondere in der Nut (31), angeordnet ist.
Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (24) eine in den Innenraum (40) ragende Auflagefläche (35) aufweist, wobei die Auflagefläche (35) insbesondere wenigstens 1mm in den Innenraum (40) abragt, wobei die Leiterplatte (50) insbesondere auf der Auflagefläche (35) aufliegt.
Verbinder nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Auflagefläche (35) entlang der Klemmrichtung (K) betrachtet eine erste Dicke (d1) aufweist, wobei ein zwischen der ersten Gehäuseschale (21) und der zweiten Gehäuseschale (22) angeordneter Dichtabschnitt (33) des Dichtelements (24) eine zweite Dicke (d2) aufweist, wobei sich die erste Dicke (d1) und die zweite Dicke (d2) unterscheiden, insbesondere um wenigstens 20%, und/oder wobei die Auflagefläche (35) entlang der Klemmrichtung (K) betrachtet beabstandet ist von einem zwischen der ersten Gehäuseschale (21) und der zweiten Gehäuseschale (22) angeordneten Dichtabschnitt (33) des Dichtelements (24), wobei ein Abstand (D) zwischen einer der Leiterplatte (50) zugewandten Seite der Auflagefläche (35) und einer der Auflagefläche (35) zugewandten Kante (34) des Dichtabschnitts (33) zumindest 50% der zweiten Dicke (d2) des Dichtabschnitts (33) entspricht, entlang der Klemmrichtung (K) betrachtet.
Verbinder nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Gehäuseschale (21) ein von einer ersten Wandung (61) der ersten Gehäuseschale (21) in den Innenraum (40) ragendes erstes Stützelement (37) aufweist, wobei die Auflagefläche (35) auf dem ersten Stützelement (37) angeordnet ist.
Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Gehäuseschale (22) ein von einer zweiten Wandung (62) der zweiten Gehäuseschale (22) in den Innenraum (40) ragendes zweites Stützelement (38) aufweist, wobei die Leiterplatte (50) zwischen der ersten Gehäuseschale (21) und dem zweiten Stützelement (38) eingeklemmt ist.
Verbinder nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Dämpfungselement (39) zur Dämpfung mechanischer Einflüsse, insbesondere Stöße, Vibrationen, Druck, vom Gehäuse (20) auf die Leiterplatte (50) zwischen dem zweitem Stützelement (38) und der Leiterplatte (50) angeordnet ist, wobei das Dämpfungselement (39) insbesondere eine Shore-A-Härte von höchstens 80, bevorzugt von höchstens 60 aufweist.
Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (20), insbesondere die erste Gehäuseschale (21), ein Positionierelement (65) aufweist, wobei die Leiterplatte (50) eine Öffnung (56) aufweist, wobei das Positionierelement (65) in die Öffnung (56) eingreift und die Öffnung (56) vorzugsweise durchgreift.
Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbinder (14, 15) dazu eingerichtet ist, mit einer Haushaltssteckdose elektrisch verbunden zu werden.
Versorgungskabel (10) zum elektrischen Verbinden eines Fahrzeugs (12) mit einer elektrische Energie bereitstellenden Energieversorgungseinrichtung (16) und/oder mit einem elektrische Energie benötigenden Verbraucher (19), aufweisend: -- einen Verbinder (14, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; -- eine Verbindungsleitung (13), die mit dem Verbinder (14) elektrisch verbunden ist.