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Der vorliegende Gegenstand bezieht sich allgemein auf Steckverbinder für Leistungssteckverbindersysteme. Leistungsanschlüsse werden verwendet, um eine Leistungsverbindung zwischen Komponenten in Hochleistungsanwendungen, wie beispielsweise in Elektro- oder Hybridfahrzeugen, zwischen der Batterie und anderen Komponenten, wie z.B. dem Elektromotor, dem Wechselrichter, der Ladevorrichtung und dergleichen, herzustellen. Aufgrund der Hochleistungsanforderungen umfassen die elektrischen Verbinder jedoch typischerweise viele Kontakte, um die Strombelastbarkeit der Schaltungen zu erhöhen. Viele Kontaktpunkte führen zu hohen Verbindersteckkräften. Darüber hinaus sind die Leistungsanschlüsse, insbesondere in Automobilanwendungen, Vibrationen und im Laufe der Zeit Verschleiß ausgesetzt. Die Federarme, die die elektrische Verbindung zwischen den Leistungsanschlüssen herstellen, können sich mit der Zeit verschlechtern und die Stabilität des Systems verringern. Die Verwendung von Federarmen mit höherer Normalkraft zur Kompensation solcher Stabilitätsprobleme führt zu hohen Verbindersteckkräften. Es bleibt ein Bedarf an einem Leistungssteckverbindersystem mit reduzierten Verbindersteckkräften ohne Verzicht auf die Anzahl von Kontaktpunkten oder die Kontaktnormalkraft bestehen.
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Die Lösung des Problems wird durch einen Steckverbinder, wie hierin offenbart, mit einem Gehäuse mit einem Steckende und einem Kabelende bereitgestellt. Das Steckende ist so ausgelegt, dass es mit einem Header-Verbinder (Verteiler- oder Kopfverbinder) in eine Steckrichtung zusammengesteckt werden kann. In dem Gehäuse ist an dem Steckende ein Zungenanschluss gehalten. Der Zungenanschluss hat einen vorderen Rand, der dazu ausgelegt ist, mit einem Header-Anschluss (Verteiler- oder Kopfanschluss) des Header-Verbinders zusammengesteckt zu werden, wenn der Steckverbinder mit dem Header-Verbinder zusammengesteckt wird. Der vordere Rand ist verjüngt ausgebildet, so dass der Zungenanschluss während des Zusammensteckens sequentiell mit dem Header-Anschluss zusammengesteckt wird.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In denen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Leistungssteckverbindersystems, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ausgebildet ist und einen Steckverbinder und einen Header-Verbinder in einem montierten und zusammengesteckten Zustand zeigt.
- 2 eine perspektivische Ansicht des Leistungssteckverbindersystems, die den Steckverbinder und den Header-Verbinder in einem nicht zusammengesteckten Zustand zeigt.
- 3 eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von unten.
- 4 eine Draufsicht von oben auf den Header-Verbinder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Leistungssteckverbindersystems, die Zungenanschlüsse und Header-Anschlüsse zeigt.
- 6 eine Seitenansicht eines Abschnitts des Leistungssteckverbindersystems, die den für das Zusammenstecken mit den Header-Anschlüssen bereiten Steckanschluss zeigt.
- 7A den Steckanschluss, der teilweise mit den Header-Anschlüssen zusammengesteckt ist.
- 7B eine Nahansicht der Kontaktfläche zwischen dem Steckanschluss und einem der Header-Anschlüsse entlang einer ersten abgewinkelten Oberfläche des Steckanschlusses.
- 8 den Steckanschluss, der vollständig mit den Header-Anschlüssen zusammengesteckt ist.
- 9 eine Seitenansicht des Steckanschlusses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
- 10 eine Seitenansicht des Steckanschlusses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
- 11 ein Diagramm, das die Einführkräfte zwischen einem Steckanschluss und Kontaktelementen eines Header-Anschlusses mit gleichzeitigem Kontaktangriff darstellt.
- 12 ein Diagramm, das die Einführkräfte zwischen einem Steckanschluss und Kontaktelementen eines Header-Anschlusses mit versetztem Kontaktangriff darstellt.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Leistungssteckverbindersystems 100, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gebildet ist, in einem montierten und zusammengesteckten Zustand. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Leistungssteckverbindersystems 100 in einem nicht zusammengesteckten Zustand. Das Leistungssteckverbindersystem 100 umfasst einen Header-Verbinder 102 und einen Steckverbinder 104, der dazu ausgelegt ist, mit dem Header-Verbinder 102 zusammengesteckt zu werden. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Leistungssteckverbindersystem 100 ein Hochleistungssteckverbindersystem, das zur Übertragung von Leistung zwischen verschiedenen Komponenten als Teil einer Hochleistungsschaltung verwendet wird. In einer bestimmten Anwendung ist das Leistungssteckverbindersystem 100 ein Batteriesystem, wie beispielsweise ein Batteriesystem eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs; das Leistungssteckverbindersystem 100 ist jedoch nicht dazu vorgesehen, auf solche Batteriesysteme beschränkt zu sein.
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Der Steckverbinder 104 ist dazu ausgelegt, elektrisch mit einer Komponente 110 verbunden zu werden, beispielsweise über eines oder mehrere Leistungskabel 106. So kann der Steckverbinder 104 beispielsweise elektrisch mit einer Batterie, einer Ladevorrichtung, einem Wechselrichter, einem Elektromotor oder einem anderen Typ von Komponente verbunden werden. Der Header-Verbinder 102 ist dazu ausgelegt, elektrisch mit einer Komponente 112 verbunden zu werden, beispielsweise über einen Leistungsbus 108; der Header-Verbinder 102 kann jedoch auch durch eine andere Einrichtung, wie beispielsweise einen Anschluss, einen Leistungsdraht oder einen anderen Verbinder, elektrisch mit der Komponente 112 verbunden werden. So kann der Header-Verbinder 102 beispielsweise elektrisch mit einer Batteriepackung verbunden werden, beispielsweise über eine Batterieverteilungseinheit, eine manuell bedienbare Trennvorrichtung, eine Ladevorrichtung, einen Wechselrichter, einen Elektromotor oder einen anderen Typ von Komponente. Die Batterieverteilungseinheit kann die Leistungskapazität und Funktionalität des Leistungssteckverbindersystems 100 verwalten, beispielsweise durch Messen des Stroms und Regulieren der Leistungsverteilung der Batteriepackung.
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Das Leistungssteckverbindersystem 100 ist ein rechtwinkliges Verbindersystem, bei dem die Verbinder 102, 104 in eine Richtung rechtwinklig zu den Leistungsdrähten zusammengesteckt werden. Optional kann der Steckverbinder 104 zum Trennen der Hochleistungsschaltung einer oder mehrerer der Komponenten, wie beispielsweise der Batteriepackung, des Elektromotors, des Wechselrichters oder anderer Komponenten des Fahrzeugs, beispielsweise zu Wartungs-, Reparatur- oder anderen Zwecken lösbar mit dem Header-Verbinder 102 gekoppelt werden. Im zusammengesteckten Zustand werden einer oder mehrere Header-Anschlüsse 114 (2) des Header-Verbinders 102 mit den entsprechenden Steckanschlüssen 116 (in 3 gezeigt) des Steckverbinders 104, z. B. an deren Kontaktflächen, zusammengesteckt. Eine größere Anzahl von Anschlüssen 114 und/oder 116 erhöht die Strombelastbarkeit des Systems 100. Optional kann jeder Steckanschluss 116 an einem entsprechenden Leistungskabel 106 angeschlossen werden.
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In einer beispielhaften Ausführungsform können der Header-Verbinder 102 und/oder der Steckverbinder 104 eine HVIL(High Voltage Interlock / Hochspannungs-Interlock)-Schaltung umfassen, um die Hochspannungsleistungsschaltung beim Öffnen und Schließen oder Zusammenstecken und aus der Steckverbindung Lösen der Verbinder 102, 104 zu steuern. So können beispielsweise beide Verbinder 102, 104 entsprechende HVIL-Anschlüsse umfassen. Die HVIL-Schaltung kann elektrisch mit der Komponente 112 und/oder der Komponente 110 verbunden sein. In einer beispielhaften Ausführungsform nützt der Steckverbinder 104 einen Hebel 118, um die Verbinder 102, 104, die die Hochspannungsschaltung und die HVIL-Schaltung beim Lösen aus der Steckverbindung/Zusammenstecken der Verbinder 102, 104 öffnen/schließen können, zusammenzustecken oder aus der Steckverbindung zu lösen. Die HVIL-Schaltung kann während des Lösens aus der Steckverbindung geöffnet werden, um die Hochspannungsschaltung abzuschalten, bevor die Anschlüsse 116, 114 geöffnet oder aus der Steckverbindung gelöst werden, was die Wahrscheinlichkeit von Schäden, wie z.B. durch Lichtbögen, verringern kann. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die hochspannungsleitenden Oberflächen der Verbinder 102, 104 fingerfest und berührungssicher.
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Der Header-Verbinder 102 umfasst ein Header-Gehäuse (Kopf- oder Verteilergehäuse) 120 mit einem Steckende 122. Das Header-Gehäuse 120 hält einen oder mehrere der Header-Anschlüsse 114. Optional können die Header-Anschlüsse 114 Gabelanschlüsse mit Buchsenelementen sein, die durch Federarme auf beiden Seiten der Buchsenelemente definiert sind, um mit beiden Seiten des Steckanschlusses 116 zusammengesteckt zu werden, wie nachstehend näher beschrieben; jedoch in alternativen Ausführungsformen können auch andere Typen von Header-Anschlüssen verwendet werden. Die Header-Anschlüsse 114 können zum Schutz der Header-Anschlüsse 114 ummantelt sein. So können die Header-Anschlüsse 114 beispielsweise Abdeckungen oder Berührungsschutzelemente 124 haben, so dass die Header-Anschlüsse 114 berührungssicher sind. Das Header-Gehäuse 120 umfasst einen Flansch 126 zur Befestigung des Header-Gehäuses 120 an einer anderen Komponente, wie beispielsweise einem Rahmen oder einer anderen Tragstruktur. Optional kann das Header-Gehäuse 120 horizontal montiert sein, wobei jedoch in alternativen Ausführungsformen andere Ausrichtungen möglich sind. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Header-Gehäuse 120 Führungselemente 128 zum Führen des Zusammensteckens des elektrischen Verbinders 104 mit dem Header-Verbinder 102. Die Führungselemente 128 können beispielsweise Rippen, Säulen, Schlitze, Kodierungselemente oder andere Typen von Führungselementen sein.
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Der Steckverbinder 104 umfasst ein Steckergehäuse 130, das dazu ausgelegt ist, mit dem Header-Gehäuse 120 gekoppelt zu werden. Das Steckergehäuse 130 umfasst ein Steckende 132 und ein Kabelende 134. Die Leistungskabel 106 erstrecken sich von dem Kabelende 134. Das Steckende 132 ist mit dem Steckende 122 des Header-Gehäuses 120 verbunden. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Gehäuse 130 ein rechtwinkliges Gehäuse, das die Leistungskabel 106 und die Steckanschlüsse 116 rechtwinklig zu einer Steckrichtung entlang einer Steckachse 136 hält. Die Leistungskabel 106 sind im rechten Winkel bezüglich der Steckachse 136 angeordnet. Andere Ausrichtungen sind in alternativen Ausführungsformen möglich.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Hebel 118 drehbar mit dem Gehäuse 130 gekoppelt. Der Hebel 118 ist dazu ausgelegt, mit dem Header-Gehäuse 120 in Angriff zu gelangen, wie beispielsweise an entsprechenden Führungselementen 128, um den Steckverbinder 104 an dem Header-Verbinder 102 zu befestigen. Optional kann der Hebel 118 einen Schlitz umfassen, der entsprechende Führungselemente 128 zum Steuern des Zusammensteckens und aus der Steckverbindung Lösens des Steckverbinders 104 mit dem Header-Verbinder 102 aufnimmt. Wenn der Hebel 118 beispielsweise in die geschlossene Stellung gedreht wird, kann das Gehäuse 130 auf das Header-Gehäuse 120 hinuntergezogen werden. Umgekehrt kann das Gehäuse 130 beim Heben des Hebels 118 von dem Header-Gehäuse 120 weggedrückt und aus der Steckverbindung mit dem Header-Gehäuse 120 gelöst werden. Die Hochleistungsschaltung und die HVIL-Schaltung des Leistungssteckverbindersystems 100 können geöffnet und geschlossen werden, wenn der Steckverbinder 104 aus der Steckverbindung mit dem Header-Verbinder 102 gelöst und mit diesem zusammengesteckt wird.
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3 ist eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders 104 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von unten. Das Steckergehäuse 130 hält die Steckanschlüsse 116 in einer Steckerkammer 138. Die Steckerkammer 138 ist an einer Unterseite 140 des Steckergehäuses 130 offen, um die Steckanschlüsse 116 freizulegen. Abschnitte des Header-Anschlusses 102 (in 2 gezeigt) können durch die Unterseite 140 in der Steckerkammer 138 aufgenommen werden. So können die Header-Anschlüsse 114 (in 2 gezeigt) beispielsweise zur elektrischen Verbindung mit den Steckanschlüssen 116 in der Steckerkammer 138 aufgenommen werden.
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In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Steckverbinder 104 Abdeckungs- oder Berührungsschutzelemente 144, so dass die Steckanschlüsse 116 berührungssicher sind. Die Berührungsschutzelemente 144 können beispielsweise Brücken oder Balken sein, die sich über die Unterseite der Steckanschlüsse 116 erstrecken. Die Berührungsschutzelemente 144 sind aus einem dielektrischen Material, wie beispielsweise Kunststoff, gebildet. Die Berührungsschutzelemente 144 sind relativ zu Abschnitten des Steckergehäuses 130 so positioniert, dass Lücken oder Zwischenräume klein genug sind, um berührungssicher zu sein.
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In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Steckverbinder 104 eine Abschirmung 146 zum elektrischen Abschirmen des Steckverbinders 104. Optional kann die Abschirmung 146 zumindest teilweise in der Steckerkammer 138 so positioniert sein, dass die Abschirmung 146 die Steckerkammer 138 und/oder die Steckanschlüsse 116 umgibt. Die Abschirmung 146 kann elektrisch mit der elektrischen Abschirmung der Leistungskabel 106 verbunden sein. Die Abschirmung 146 kann dazu ausgelegt sein, elektrisch mit dem Header-Verbinder 102 verbunden zu werden. Optional kann der Steckverbinder 104 eine Dichtung 148 in oder um die Steckerkammer 138 herum umfassen. Die Dichtung 148 kann mit dem Header-Verbinder 102 in Angriff gelangen, um eine Umgebungsdichtung zwischen dem Steckverbinder 104 und dem Header-Verbinder 102 zu schaffen.
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4 ist eine Draufsicht von oben auf den Header-Verbinder 102 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Header-Verbinder 102 ist dazu ausgelegt, an einem Rahmen 150 oder einer anderen Tragstruktur montiert zu werden. Optional kann der Header-Verbinder 102 elektrisch mit dem Rahmen 150 mit Masse verbunden sein. Das Header-Gehäuse 120 definiert eine Header-Kammer 152, die dazu ausgelegt ist, einen Abschnitt des Steckverbinders 104 aufzunehmen (in 3 gezeigt). So kann die Header-Kammer 152 beispielsweise durch Ummantelungswände 154 des Header-Gehäuses 120 definiert sein.
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Die Header-Anschlüsse 114 werden von dem Header-Gehäuse 120 getragen. Die Header-Anschlüsse 114 können von Anschlusstragwänden 156 gehalten werden. Die Anschlusstragwände 156 können die Berührungsschutzelemente 124 definieren, um den Header-Verbinder 102 berührungssicher zu bilden. Die Anschlusstragwände 156 können beispielsweise entlang der Seiten und/oder Enden der Header-Anschlüsse 114 vorgesehen sein.
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In einer beispielhaften Ausführungsform sind zwei Header-Anschlüsse 114 dazu ausgelegt, mit jedem Steckanschluss 116 zusammengesteckt zu werden (in 3 gezeigt). Die Header-Anschlüsse 114 können verschiedene Schaltungen definieren oder Teil gemeinsamer Schaltungen sein. So können beispielsweise die beiden Header-Anschlüsse 114, die mit dem gleichen Steckanschluss 116 zusammengesteckt werden, Teil einer gemeinsamen Schaltung sein, und können die Header-Anschlüsse 114, die mit verschiedenen Steckanschlüssen 116 zusammengesteckt werden, unterschiedliche Schaltungen definieren. Optional erhöht die Bereitstellung mehrerer Header-Anschlüsse 114 die Strombelastbarkeit bzw. -kapazität des Header-Verbinders 102. Der Header-Verbinder 102 umfasst in der gezeigten Ausführungsform vier Header-Anschlüsse 114, kann aber in anderen Ausführungsformen auch weniger oder mehr Header-Anschlüsse 114 umfassen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Header-Verbinder 102 eine Abschirmung 162, die von dem Header-Gehäuse 120 gehalten wird. Die Abschirmung 162 dient dem elektrischen Abschirmen der Header-Anschlüsse 114. Die Abschirmung 162 ist in der Header-Kammer 152 vorgesehen und kann sich bis zu der Unterseite des Header-Verbinders 102 erstrecken, um eine elektrische Verbindung mit dem Rahmen 150 herzustellen. So kann die Abschirmung 162 beispielsweise mit dem Rahmen 150 mit Masse verbunden sein.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Leistungssteckverbindersystems 100 mit dem Header-Gehäuse 120 und dem zur Veranschaulichung der Steckanschlüsse 116 und der Header-Anschlüsse 114 entfernten Steckergehäuse 130. Die Steckanschlüsse 116 sind an die Leistungskabel 106 angeschlossen. Die Steckanschlüsse 116 können beispielsweise an die Leistungskabel 106 geschweißt sein. Der Steckanschluss 116 kann in einer alternativen Ausführungsform durch andere Mittel, wie z.B. Crimpen, an dem Leistungskabel 106 angeschlossen sein. In der gezeigten Ausführungsform sind die Steckanschlüsse 116 Zungenanschlüsse, die Zungen- oder Messerabschnitte umfassen. Die Steckanschlüsse 116 werden nachstehend als Zungenanschlüsse 116 bezeichnet. Jeder Zungenanschluss 116 ist allgemein plan (zumindest entlang des Zungen- oder Messerabschnitts) und erstreckt sich zwischen einem Steckende 200 und einem Kabelende 202.
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Der Zungenanschluss 116 umfasst die erste und zweite Seite 204, 206, die sich entlang einer Längsachse 208 zwischen einer Spitze 210 des Zungenanschlusses 116 und dem Kabelende 202 erstrecken. Der Zungenanschluss 116 umfasst einen vorderen Rand 212 und einen hinteren Rand 214 an der unteren bzw. oberen Seite des Zungenanschlusses 116. Der vordere Rand 212 ist der Rand des Zungenanschlusses 116, der in einen oder mehreren der Header-Anschlüsse 114 gesteckt wird.
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Die Header-Anschlüsse 114 sind dazu ausgelegt, elektrisch mit den Zungenanschlüssen 116 verbunden zu werden. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die Header-Anschlüsse 114 auch elektrisch mit den Leistungsbussen 108 des Header-Verbinders 102 verbunden (in 2 gezeigt). In alternativen Ausführungsformen können die Header-Anschlüsse 114 jedoch mit den Leistungsbussen 108 integral gebildet sein. In der gezeigten Ausführungsform sind die Header-Anschlüsse 114 Doppelenden-Gabelanschlüsse und können nachstehend als Gabelanschlüsse 114 bezeichnet werden.
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Jeder der Header-Anschlüsse 114 umfasst eine Reihe von Kontaktelementen 160, die Seite an Seite gestapelt sind. Jedes Kontaktelement 160 umfasst einen Hauptkörper 220 zwischen einem ersten Steckende 222 und einem zweiten Steckende 224. Die Kontaktelemente 160 umfassen jeweils ein Paar Federarme 226, die eine Buchse 228 an dem ersten Steckende 222 definieren und ein Paar Federarme 230, die eine Buchse 232 an dem zweiten Steckende 224 definieren. Wenn die Kontaktelemente 160 zusammengestapelt werden, um den Header-Anschluss 114 zu definieren, sind die Buchsenelemente 228 der Kontaktelemente 160 innerhalb des Header-Anschlusses 114 in Ausrichtung, um eine Zungenbuchse 234 an dem ersten Steckende 222 zu definieren. Die Zungenbuchse 234 an dem ersten Steckende 222 ist dazu ausgelegt, den vorderen Rand 212 des Zungenanschlusses 116 aufzunehmen. Auf ähnliche Weise sind die Buchsenelemente 232 der einzelnen Kontaktelemente 160 innerhalb des Header-Anschlusses 114 in Ausrichtung, um eine Sammelschienenbuchse 236 an dem zweiten Steckende 224 zu definieren, die dazu ausgelegt ist, ein Steckende 238 des entsprechenden Leistungsbusses 108 aufzunehmen. In der gezeigten Ausführungsform definieren die Federarme 226 der Kontaktelemente 160 in jedem Header-Anschluss 114 einen Gabelkontakt 223 an dem ersten Steckende 222 und definieren die Federarme 230 der Kontaktelemente 160 einen Gabelkontakt 225 an dem zweiten Steckende 224.
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Die Federarme 226, 230 sind auslenkbar, um den Zungenanschluss 116 bzw. den Leistungsbus 108 aufzunehmen. Im zusammengesteckten Zustand sind die Federarme 226, 230 gegen den Zungenanschluss 116 bzw. den Leistungsbus 108 federvorgespannt. Die Federarme 226 sind auf beiden Seiten der Buchse 228 angeordnet, um die erste und zweite Seite 204, 206 des Zungenanschlusses 116 in Angriff zu bringen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform definiert jeder Federarm 226 eine Kontaktfläche 240 an oder nahe einem distalen Ende des Federarmes 226. Die Kontaktflächen 240 können durch Erhebungen oder Vorsprünge an den distalen Enden der Federarme 226 definiert sein. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst jeder Gabelkontakt 223, der durch mehrere zusammengestapelte Federarme 226 definiert ist, mehrere Kontaktpunkte mit dem Zungenanschluss 116. So definiert beispielsweise jede Kontaktfläche 240 an einem Federarm 226 in dem Stapel einen anderen Kontaktpunkt mit dem Zungenanschluss 116. Die Bereitstellung mehrerer Kontaktelemente 160 in jedem Header-Anschluss 114 definiert mehrere Kontaktpunkte zwischen dem Zungenanschluss 116 und dem Header-Anschluss 102. Das Erhöhen der Anzahl von Kontaktelementen 160 in jedem Header-Anschluss 114 und/oder das Erhöhen der Anzahl der Header-Anschlüsse 114 erhöht die Strombelastbarkeit des Header-Verbinders 102.
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Der Gabelkontakt 225 an dem zweiten Steckende 224 (z.B. die Leistungsbussteckseite) jedes Header-Anschluss 114 kann genauso oder ähnlich wie der Gabelkontakt 223 arbeiten. So können die Gabelkontakte 223, 225 eines Header-Anschlusses 114 beispielsweise identisch sein, wobei der Zungenanschluss 116 zum Einstecken in die Zungenbuchse 234 und der Leistungsbus 108 zum Einstecken in die Sammelschienenbuchse 236 ausgelegt ist. Die Header-Anschlüsse 114 sind einfach herzustellen und zu montieren. Die Kontaktelemente 160 können beispielsweise gestanzt und geformt werden und es kann eine beliebige Anzahl von Kontaktelementen 160 innerhalb jedes der Header-Anschlüsse 114 gemeinsam angeordnet sein.
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6 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts des Leistungssteckverbindersystems 100, die den für das Zusammenstecken mit zwei Header-Anschlüssen 114 bereiten Zungenanschluss 116 zeigt. Das Header-Gehäuse 120 und das Steckergehäuse 130 sind zur besseren Übersichtlichkeit entfernt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Zungenanschluss 116 so geformt, dass er die Steckkräfte mit den Header-Anschlüssen 114 (und deren Kontaktelementen 160) reduziert. Der vordere Rand 212 ist beispielsweise nicht-orthogonal abgewinkelt, um ein sequentielles Zusammenstecken mit den Kontaktelementen 160 der Header-Anschlüsse 114 zu ermöglichen. In der gezeigten Ausführungsform ist der vordere Rand 212 beispielsweise nach innen hin verjüngt gebildet, um eine konkave Form zu schaffen, die einer Schleife ähneln kann. So umfasst beispielsweise der vordere Rand 212 eine erste abgewinkelte Fläche 250 und eine zweite abgewinkelte Fläche 252 in verschiedenen Winkeln. Die erste abgewinkelte Fläche 250 kann beispielsweise eine positive Neigung haben, während die zweite abgewinkelte Fläche 252 eine negative Neigung haben kann. Der vordere Rand 212 kann in alternativen Ausführungsformen andere Formen haben. So kann der vordere Rand 212 beispielsweise nicht nach innen hin verjüngt, sondern nach außen hin verjüngt gebildet sein, wobei die abgewinkelten Flächen z.B. winkelförmig sind. In weiteren verschiedenen Ausführungsformen kann der vordere Rand 212 mehr als zwei abgewinkelte Oberflächen umfassen. Optional kann der hintere Rand 214 eine identische Form wie der vordere Rand 212 haben, so dass jeder Rand des Zungenanschlusses 116 während des Zusammensteckens in den Zungenanschluss 234 eingebracht werden kann. Optional kann anstelle einer Anordnung des vorderen Randes 212 entlang der Seite, der vordere Rand (z.B. der in die Zungenbuchse 234 gesteckte Abschnitt des Zungenanschlusses 116) an der Spitze 210 angeordnet sein.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist der vordere Rand 212 relativ zur Längsachse 208 abgewinkelt. So ist der vordere Rand 212 beispielsweise relativ zur Längsachse 208 nicht-parallel angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform ist die erste abgewinkelte Fläche 250 relativ zur Längsachse 208 und die zweite abgewinkelte Fläche 252 relativ zur Längsachse 208 abgewinkelt. Der vordere Rand 212 ist relativ zur Steckrichtung entlang der Steckachse 136 nicht rechtwinklig.
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Die Kontaktelemente 160 der Header-Anschlüsse 114 sind so ausgelegt, dass sie während des Zusammensteckens zu unterschiedlichen Zeiten mit dem Zungenanschluss 116 in Angriff gelangen. So sind in der gezeigten Ausführungsform beispielsweise zwei Header-Anschlüsse 114 gezeigt. Einer der Header-Anschlüsse 114 ist mit der ersten abgewinkelten Fläche 250 in Ausrichtung und gelangt mit dem Zungenanschluss 116 an der ersten abgewinkelten Fläche 250 in Angriff, während der zweite Header-Anschluss 114 mit der zweiten abgewinkelten Fläche 252 in Ausrichtung ist und in Angriff gelangt. Die Kontaktelemente 160 der Header-Anschlüsse 114 gelangen allgemein zunächst zu unterschiedlichen Zeiten während des Zusammensteckens in Angriff mit dem Zungenanschluss 116. Zum Beispiel gelangt, da die erste abgewinkelte Fläche 250 relativ zu den Kontaktflächen 240 der Kontaktelemente abgewinkelt ist, jedes Kontaktelement 160 in dem ersten Header-Anschluss 114 zu einem anderen Zeitpunkt in Steckverbindungskontakt mit dem Zungenanschluss 116, wenn der Zungenanschluss 116 in den Zungenanschluss 234 gesteckt wird. Auf ähnliche Weise gelangt jedes Kontaktelement 160 in dem zweiten Header-Anschluss 114 zu einem anderen Zeitpunkt mit der zweiten abgewinkelten Fläche 252 in Angriff.
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Optional können die Kontaktelemente 160 des ersten Header-Anschlusses 114 mit dem Zungenanschluss 116 in Angriff gelangen, während gleichzeitig die entsprechenden Kontaktelemente 160 des zweiten Header-Anschlusses 114 mit dem Zungenanschluss 116 in Angriff gelangen. So können beispielsweise die äußersten Kontaktelemente 160 in jedem Header-Anschluss 114 gleichzeitig mit dem Zungenanschluss 116 in Angriff gelangen, wenn der Zungenanschluss 116 mit den Header-Anschlüssen 114 zusammengesteckt wird, und können die innersten Kontaktelemente 160 von jedem Header-Anschluss 114 gleichzeitig und ebenfalls dazwischen in Angriff gelangen. Da jedoch die Mehrheit der Kontaktelemente 160 zunächst zu einem anderen Zeitpunkt mit dem Zungenanschluss 116 in Angriff gelangt, werden die Steckkräfte reduziert. So kann beispielsweise jedes Kontaktelement 160 an einem bestimmten Punkt während des Zusammensteckens mit dem Zungenanschluss 116 eine maximale Steckkraft haben. Da jedes der Kontaktelemente 160 innerhalb eines einzigen Header-Anschlusses 114 zu einer anderen Zeit mit dem Zungenanschluss 116 in Angriff gelangt, werden die maximalen Steckkräfte im Laufe der Zeit versetzt, was die Gesamtsteckkraft zwischen dem Zungenanschluss 116 und den Header-Anschlüssen 114 reduziert. Wie hierin verwendet, beziehen sich die Zeiten, zu denen die Kontaktelemente 160 innerhalb der Header-Anschlüsse 114 während des Zusammensteckens mit dem Zungenanschluss 116 in Angriff gelangen, auf die Zeiten, zu denen jedes Kontaktelement 160 erstmals in Kontakt mit dem Zungenanschluss 116 gelangt.
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In einer beispielhaften Ausführungsform weist der vordere Rand 212 die konkave Form mit zwei gegenüberliegenden abgewinkelten Oberflächen 250, 252 auf, um Steckkräfte während des Zusammensteckens auszugleichen. Wenn der Zungenanschluss 116 in den Header-Anschluss 114 gesteckt wird, kann die erste abgewinkelte Fläche 250 beispielsweise dazu neigen, den Zungenanschluss 116 nach rechts zu zwingen, während die zweite abgewinkelte Fläche 252 dazu neigen kann, den Zungenanschluss 116 nach links zu zwingen. Die Steckkräfte sind allgemein gleich und entgegengesetzt, so dass der Zungenanschluss 116 während des Zusammensteckens weder nach links noch nach rechts bewegt wird. 6 zeigt den Zungenanschluss 116 unmittelbar vor dem Einbringen des Zungenanschlusses 116 in die Header-Anschlüsse 114. Zum Beispiel liegen die Kontaktflächen der äußersten Kontaktelemente 160 der Header-Anschlüsse 114 unmittelbar unter dem vorderen Rand 212.
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7A zeigt den Zungenanschluss 116, der teilweise mit den Header-Anschlüssen 114 zusammengesteckt ist. 7B zeigt eine Nahansicht der Kontaktfläche zwischen dem Zungenanschluss 116 und einem der Header-Anschlüsse 114 entlang der ersten abgewinkelten Fläche 252 des Zungenanschlusses 116. 8 zeigt den Zungenanschluss 116, der vollständig mit den Header-Anschlüssen 114 zusammengesteckt ist. Wie beispielsweise in 7A und 7B gezeigt, gelangen nur die Kontaktflächen 240 einiger äußerer Kontaktelemente 160 der Header-Anschlüsse 114 in Angriff mit dem vorderen Rand 212. Die Kontaktflächen 240 einiger innerer Kontaktelemente 160 der Header-Anschlüsse 114 befinden sich unterhalb des vorderen Rands 212 (und sind z.B. nicht mit dem Zungenanschluss 116 verbunden). Im Gegensatz dazu zeigt 8 den Zungenanschluss 116, der ausreichend in die Zungenbuchse 234 jedes der Header-Anschlüsse 114 eingebracht ist, so dass die Kontaktfläche 240 jedes der Kontaktelemente 160 mit dem Zungenanschluss 116 in Angriff gelangt.
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Der vordere Rand 212 des Zungenanschlusses 116 definiert mehrere Kontaktflächen 260. Jede Kontaktfläche 260 ist direkt über einer Kontaktfläche 240 des entsprechenden Kontaktelements 160 der Header-Anschlüsse 114 in Ausrichtung angeordnet. Da der Zungenanschluss 116 nach unten in die Zungenbuchse 234 gedrückt wird, werden die Kontaktflächen 260, 240 nacheinander und sequentiell zusammengesteckt. So ist beispielsweise zu dem Zeitpunkt, zu dem eine der Kontaktflächen 260 mit der entsprechenden Kontaktfläche 240 in Angriff gelangt, die unmittelbar benachbarte Kontaktfläche 260 auf einer Seite bereits zuvor zusammengesteckt worden, während die Kontaktfläche 260 auf der gegenüberliegenden Seite unzusammengesteckt bleibt. Somit wird zu einem Zeitpunkt jeweils nur eine der Kontaktflächen 260 (entlang der ersten abgewinkelten Fläche 252) zusammengesteckt. 7B zeigt beispielsweise die Kontaktflächen 240A, 240B, 240C benachbarter Kontaktelemente 160 eines Header-Anschlusses 114, die mit den entsprechenden Kontaktflächen 260A, 260B, 260C des Zungenanschlusses 116 in Ausrichtung angeordnet sind. Die zweiten Kontaktflächen 240B, 260B befinden sich in der Mitte der ersten und dritten Kontaktflächen 240A, 240C, 260A, 260C. 7B zeigt die zweiten Kontaktflächen 240B, 260B beim anfänglichen Zusammenstecken. Die ersten Kontaktflächen 240A, 260A wurden zuvor so zusammengesteckt, dass sich die Federarme 226 des Kontaktelements 160, die die erste Kontaktfläche 240A umfassen, um einen Abstand entlang der Seiten 204, 206 (in 5 gezeigt) des Zungenanschlusses 116 vorwärts bewegt. Die dritten Kontaktflächen 240C, 260C sind noch nicht in Kontakt, sind aber die nächsten Kontaktflächen, die in Kontakt gelangen, wenn der Zungenanschluss 116 nach unten vorwärtsbewegt wird. Die dritte Kontaktfläche 240C ist mit einem geringen Abstand unter der dritten Kontaktfläche 260C angeordnet, so dass das Kontaktelement 160, das die dritte Kontaktfläche 240C umfasst, nicht direkt elektrisch mit dem Zungenanschluss 116 verbunden ist.
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9 ist eine Seitenansicht eines alternativen Zungenanschlusses 116A. 10 ist eine Seitenansicht eines weiteren alternativen Zungenanschlusses 116B. Die Zungenanschlüsse 116A, 116B haben andere Formen als der Zungenanschluss 116 (in 6 gezeigt). So können beispielsweise die vorderen Ränder 212A, 212B anders geformt sein als die vorderen Ränder 212 (in 6 gezeigt). Die vorderen Ränder 212A, 212B sind nicht parallel zur Längsachse abgewinkelt. Die vorderen Ränder 212A, 212B sind nicht rechtwinklig zur Steckrichtung abgewinkelt. Der Zungenanschluss 116A weist eine verjüngende Abschrägung auf, während der Zungenanschluss 116B eine sich verbreiternde Abschrägung aufweist. So ist beispielsweise die Breite des Zungenanschlusses 116A an der Spitze 210 schmaler als nahe an dem Kabelende 202, während die Breite des Zungenanschlusses 116B an der Spitze 210 breiter ist als nahe an dem Kabelende 202. In alternativen Ausführungsformen können anders geformte Zungenanschlüsse vorgesehen sein.
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11 ist ein Diagramm, das Einführkräfte zwischen einem Zungenanschluss und sechs Kontaktpunkten eines Header-Anschlusses, wie von sechs Kontaktelementen bereitgestellt, mit gleichzeitigem Kontaktangriff (bei dem alle Kontaktflächen gleichzeitig in Angriff gelangen, beispielsweise wenn ein flacher oder paralleler vorderer Rand vorgesehen ist) zeigt. 12 ist ein Diagramm, das Einführkräfte zwischen einem Zungenanschluss und sechs Kontaktpunkten mit versetztem Kontaktangriff zeigt (wobei die Kontaktflächen zu unterschiedlichen Zeiten in Angriff gelangen, wie beispielsweise bei dem Zungenanschluss 116 mit dem abgewinkelten vorderen Rand 212, wie in 6 gezeigt).
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Während des Zusammensteckens weist für jedes Kontaktelement in dem Header-Anschluss der Kontaktangriff zwischen dem Zungenanschluss und dem Kontaktelement eine anfänglich zunehmende Einführkraft auf, da der vordere Rand zuerst in den Zungenanschluss des Header-Anschlusses eingebracht wird. Die Einführkraft wird auf eine maximale Einführkraft erhöht, danach nimmt die Einführkraft leicht ab und kann sich einpegeln. Die Einführkräfte werden durch Reibungskräfte zwischen den Kontaktelementen und dem Zungenanschluss definiert. Wenn beispielsweise die Federarme der Kontaktelemente entlang des Zungenanschlusses gleiten oder wischen, erfährt der Header-Anschluss eine Einführkraft. Solche Reibungskräfte werden durch die Federkräfte oder Klemmkräfte der Federarme an dem Zungenanschluss beeinflusst, die sich ändern können, wenn die Federarme durch das Einbringen des Zungenanschlusses in die Zungenbuchse nach außen ausgelenkt werden, was zur maximalen Einführkraftkurve führt.
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Wenn mehrere Kontaktelemente in einem Header-Anschluss mit dem Zungenanschluss zusammengesteckt werden, haben die Einführkräfte eine kumulative Wirkung. Wenn die Kontaktelemente gleichzeitig mit dem Zungenanschluss zusammengesteckt werden, treten die maximalen Einführkräfte gleichzeitig an dem Einführabstand D1 auf, was zu einer hohen Gesamteinführkraft Fmax führt, wie in 11 gezeigt. Wenn das Zusammenstecken zwischen den Kontaktelementen und dem Zungenanschluss jedoch versetzt ausgeführt wird, werden auch die Steckkräfte versetzt, was zu einer reduzierten Gesamteinführkraft führt. Da beispielsweise, wie in 12 gezeigt, jede der Kraftspitzen versetzt ist und in unterschiedlichen Einführungsabständen D'1, D'2, D'3, D'4, D'5, D'6 auftritt, wird die Gesamteinführkraft F'max reduziert. Die Einführkraft nimmt jedoch über eine größere Einführstrecke zu (z.B. befindet sich F'max bei D'6, im Gegensatz zu Fmax, das sich bei D1 befindet).
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Es ist zu verstehen, dass die obige Beschreibung darstellend und nicht einschränkend zu verstehen ist. So können beispielsweise die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (und/oder Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Darüber hinaus können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne vom Offenbarungsbereich abzuweichen. Abmessungen, Materialtypen, Ausrichtungen der verschiedenen Komponenten sowie die Anzahl und Position der verschiedenen hierin beschriebenen Komponenten dienen dazu, Parameter bestimmter Ausführungsformen zu definieren, sind keineswegs einschränkend und stellen lediglich beispielhafte Ausführungsformen dar. Viele andere Ausführungsformen und Änderungen innerhalb des Geistes und Offenbarungsumfangs der Ansprüche werden dem Fachmann nach Durchsicht der vorstehenden Beschreibung offensichtlich sein. Der Offenbarungsumfang der Erfindung sollte daher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Ansprüche festgelegt werden.
