DE202005004231U1

DE202005004231U1 - Hochspannungsfeste elektrische Steckverbindung

Info

Publication number: DE202005004231U1
Application number: DE202005004231U
Authority: DE
Original assignee: Techpointe SA
Current assignee: Techpointe SA
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2015-03-17
Also published as: US7241178B2; US20060211308A1

Abstract

Elektrische Steckverbindung mit einem mindestens zwei Kontaktstifte (1) aufweisenden Stecker (2), welche Kontaktstifte (1) einem Boden (3) einer Einstecköffnung (4) für einen Einsteckabschnitt (5) eines Gegensteckers (6) entspringen, und nach Zusammenstecken von Stecker (2) und Gegenstecker (6) in Kontaktöffnungen (7) der Stirnseite (5') des Einsteckabschnittes (5) einstecken, wobei der sich unmittelbar an den Boden (3) der Einstecköffnung (4) anschließende Abschnitt jedes Kontaktstiftes von einer Manschette (8) isolierend umgeben ist, welche materialeinheitlich mit dem Boden (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmige Mantelfläche der Manschette (8) im zusammengesteckten Zustande zumindest bereichsweise in ununterbrochenem Umfangskontakt an einem Abschnitt (9) der Wandung der Kontaktöffnung (7) anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung mit einem mindestens zwei Kontaktstifte aufweisenden Stecker, welche Kontaktstifte einem Boden einer Einstecköffnung für einen Einsteckabschnitt eines Gegensteckers entspringen, und nach Zusammenstecken von Stecker und Gegenstecker in Kontaktöffnungen der Stirnseite des Einsteckabschnittes einstecken, wobei der sich unmittelbar an den Boden der Einstecköffnung anschließende Abschnitt jedes Kontaktstiftes von einer Manschette isolierend umgeben ist, welche materialeinheitlich mit dem Boden verbunden ist.
Der Stecker einer derartigen Steckverbindung wird von der DE 195 28 678 C1 beschrieben. Aus dem Boden eines Kunststoffkernes des Steckers, der von einer Hülse umgeben ist, ragen eine Vielzahl von Kontakstiften hervor. Im bodennahen Bereich sind diesen sich über den gesamten relevanten axialen Bereich in gleicher Stärke aus einem Metall gefertigten Kontaktstiften Manschetten angeformt, die eine Zylinderform aufweisen.
Aus der DE 44910 023 C2 ist ein ähnlicher Stecker einer Steckverbindung bekannt, bei dem der elektrisch leitende Abschnitt eines Kontaktstiftes im bodennahen Bereich durchmesservermindert ausgeführt ist. Dieser durchmesserverminderter Abschnitt ist mit Kunststoff des Kernmaterials des Steckers angefüllt, so dass der Kontaktstift trotz der querschnittsverminderten Zone seines Kernes einen im Wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser aufweist. In einem anderen Ausführungsbeispiel beschreibt diese Schrift, wie sich der Boden der Einstecköffnung rund um einen Kontaktstift zu einem kegelstumpfartigen Sockel erhöht.
Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Steckverbindungen mit eng benachbart liegenden Kontaktstiften die Hochspannungsfestigkeit zu erhöhen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei jeder Anspruch eine eigenständige Lösung der Aufgabe darstellt und jeder Anspruch mit jedwedem anderen Anspruch kombinierbar ist.
Der Anspruch 1 sieht zunächst und im Wesentlichen vor, dass die Mantelfläche der Manschette eine Kegelstumpfform aufweist. Es handelt sich hier um eine spitzwinkelige Kegelstumpfform. Im zusammengesteckten Zustande von Stecker und Gegenstecker soll ein Abschnitt der Wandung der Kontaktöffnung des Gegensteckers in ununterbrochenem Umfangskontakt zur Mantelfläche der Manschette treten. Die Manschette kann dabei einen querschnittsverminderten Abschnitt des metallischen Kernes des Kontaktstiftes umgeben. Die Mantelfläche geht sprungstellenfrei, d.h. lediglich unter Ausbildung einer Richtungsänderung in die Mantelfläche des elektrisch leitenden Abschnitt des Kontaktstiftes über. Die ununterbrochene Kontaktzone, die sich ringförmig um die Manschette erstreckt, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung von der äußeren Randkante der Einstecköffnung gebildet. Diese liegt dichtend an der Mantelfläche der Manschette an. Hierdurch sind Vorkehrungen getroffen, um einen Funkenüberschlag zwischen eng beieinander liegenden Kontakten zu vermeiden. Die effektive Funkenstrecke wird dadurch verlängert, dass die axiale Höhe der Manschetten mindestens dem halben Abstand zweier benachbarter Manschetten entspricht. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Stecker und Gegenstecker axialkraftbeaufschlagt werden. Dies kann mittels geeigneter und im Stand der Technik bekannter Mittel erfolgen. So ist es möglich, Gegenstecker und Stecker miteinander zu verschrauben. Dies kann beispielsweise mittels einer Überwurfmutter erfolgen, die beispielsweise dem Gegensteckerteil zugeordnet ist und die auf ein Außengewinde des Ste ckerteiles schraubbar ist. Es können noch andere Mittel verwirklicht werden, um die beiden Steckerteile gegeneinander zu drücken. So ist beispielsweise die Verwendung von Schnappkragen vorgesehen. Wesentliches Ergebnis der Kraftbeaufschlagung von Stecker und Gegenstecker im zusammengesteckten Zustande ist eine dichtende kraftbeaufschlagte Anlage der Kontaktfläche der Einstecköffnung an einen Abschnitt der Manschette. Hierdurch ist der gesamte elektrisch leitende Abschnitt des Kontaktstiftes im zusammengesteckten Zustande ringsum durch ein isolierendes Material gekapselt. Der Kern des Gegensteckers, welcher die Einstecköffnungen ausbildet ist aus Kunststoff gefertigt. Innerhalb der Einstecköffnung befinden sich Kontaktelemente des Gegensteckers, die in berührender Anlage an den elektrisch leitenden Abschnitt des Kontaktstiftes treten. Die Kontaktelemente des Gegensteckers liegen ebenfalls in diesem gekapselten Bereich. Auch sie sind in geeigneter Weise gegeneinander hochspannungsfest isoliert. Der Kern des Steckers, der auch die Manschetten ausbildet, ist ebenfalls aus Kunststoff gefertigt. In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Öffnungswinkel der kegelförmigen Manschetten weniger als 10 Grad. Der Durchmesser des Kontaktstiftes liegt bevorzugt bei etwa 1 mm. Denselben Durchmesser weist auch die Krone der Manschette auf. Die Basis der Manschette hat einen Durchmesser von etwa 1,2 mm. Die Öffnungsweite der Einstecköffnung liegt in einem Bereich zwischen 1 und 1,2 mm vorzugsweise bei 1,1 mm. Der Durchmesser der Einstecköffnung für den Einsteckabschnitt des Gegensteckers liegt vorzugsweise etwa zwischen 5,5 und 6 mm. Aus dem einen entsprechenden Durchmesser aufweisenden Boden der Einstecköffnung ragen zwei der vier Kontaktstifte. Die axiale Länge der Manschette beträgt vorzugsweise etwa 1 mm.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 in einer Schnittdarstellung entlang der in 2 mit der Linie I-I gezeichneten Schnittlinie,
2 eine Draufsicht auf den Stecker der Steckverbindung bei nicht eingestecktem Gegenstecker,
3 eine Darstellung gemäß 1 bei eingestecktem Gegenstecker,
4 eine Ausschnittsvergrößerung des in 4 mit IV-IV bezeichneten Bereichs.
Die elektrische Steckverbindung besteht aus einem Stecker 2 und einem Gegenstecker 6. Der Stecker 2 besitzt einen aus einem Kunststoff gefertigten Kern 17, der von einer Hülse 16, die aus Kunststoff oder Metall bestehen kann, umgeben ist. Die Hülse 16 bildet mit Ihrer Höhlung eine Einstecköffnung 4 für einen Einsteckabschnitt 5 des Gegensteckers 6.
Der Boden 3 der Einstecköffnung 4 wird von dem Kern 17 gebildet. Aus dem Boden 3 entspringen im Ausführungsbeispiel insgesamt drei Kontaktstifte 1. Die Kontaktstifte 1 besitzen jeweils einen metallischen Kern 10, der an nicht dargestellten Adern eines Kabels angeschlossen ist. Die Anschlussstellen der einzelnen Kabel sind voneinander hochspannungsfest isoliert.
Die Kontaktstifte 1 stecken in Kontaktöffnungen 7 des Gegensteckers 6. Die Mündungen der Kontaktöffnungen 7 liegen in der Stirnseite 5' des Einsteckabschnittes 5. Innerhalb der Kontaktöffnungen 7 befinden sich lediglich mit der Bezugsziffer 19 angedeutete Kontaktelemente des Gegensteckers 6, die mit dem metallischen und damit elektrisch leitenden Abschnitt 1 des Kontaktstiftes 1 im zusammengesteckten Zustand in elektrischen Kontakt treten. Die Kontaktele mente 19 sind mit nicht dargestellten Adern von Leitungen verbunden. Der elektrische Kontakt ist vollständig von Kunststoff umkapselt.
Mit der Bezugsziffer 12 sind Mittel angedeutet, die permanent eine Axialkraft zwischen Gegenstecker 6 und Stecker 2 ausüben. Bei diesem Mittel 12 kann es sich um eine Überwurfmutter, eine Schnappverbindung oder eine Verschraubung handeln. Sie ist in der 3 als Hülse angedeutet, die auf einer Ringstufe 13 aufliegt und mit einem Übergriff 15 über einen Wulst 14 der Hülse 16 greift.
Die Kontaktstifte 1 besitzen einen Durchmesser von etwa 1 mm und einen Abstand, der zwischen 1 und 2 mm beträgt. Zwei sich diametral gegenüberliegende Kontaktstifte 1 können sogar etwas mehr als 3 mm voneinander beabstandet sein.
Der metallische Kern 10 des Kontaktstiftes 1 besitzt einen querschnittsverminderten Bereich 10'. Dieser hat, wie auch der übrige Teil des metallischen Kernes 10 einen kreisförmigen Grundriss. Der metallische Kern 10 ist insgesamt als Rotationskörper ausgebildet. Der querschnittsverminderte Abschnitt 10' erstreckt sich etwa 1 mm über dem Boden 3 der Einstecköffnung 4 und ist vollständig mit einer Manschette 8 aus einem Kunststoffmaterial umgeben. Es handelt sich hier um dasselbe Kunststoffmaterial, das auch den Kern des Steckers 17 ausbildet. An der Kegelstumpfspitze der Manschette 8 entspricht ihr Durchmesser dem Durchmesser des elektrisch leitenden Anschnittes 11, also im vorliegenden Falle etwa 1 mm. Die Basis der kegelstumpfförmigen Manschette 8, die eine axiale Höhe von etwa 1 mm besitzt, hat einen Durchmesser von etwa 1,2 mm, so dass der Öffnungswinkel weniger als 15 und vorzugsweise weniger als 10 Grad beträgt.
Der Durchmesser der Kontaktöffnung 7 des Gegensteckers 6 ist derartig an den Durchmesser der Manschette 8 angepasst, dass er größer ist als der Spitzen durchmesser des Kegelstumpfs 8 und kleiner ist, als der Basisdurchmesser des Kegelstumpfes 8. Zufolge dieser Bemaßung ist sichergestellt, dass die Randkante 9 der Mündung der Kontaktöffnung 7 in ununterbrochener Umfangskontaktanlage an die Manschette 8 bringbar ist. Da das Material von Manschette 8 und Einsteckabschnitt 5 elastisch verformbar ist, wird sich die Anlagefläche zwischen Mündung der Kontaktöffnung und Manschette 8 bei zunehmender axialer Kraftbeaufschlagung vergrößern. Die sich dabei ausbildende Dichtungsringzone stellt sicher, dass der elektrisch leitende Abschnitt 11 des Kontaktstiftes 1, der vollständig in der Kontaktöffnung 7 des Gegensteckers 6 einliegt vollständig mit einem isolierendem Material gekapselt ist. Hierdurch sind Funkenüberschläge zwischen benachbarten Kontaktstiften 1 bis zu Spannungen von 10.000 Volt verhindert. Gleichzeitig wird der Stecker wasserdicht. Bei der Fertigung von Stecker 2 und Gegenstecker 6 wird darauf abgestellt, dass die Kontaktstifte 1 in koaxialer Ausrichtung zu den Kontaktöffnungen 7 des zugehörigen Gegensteckers 6 liegen. In einer nicht dargestellten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mündung der Kontaktöffnung 7 geringfügig konisch gestaltet ist.
Die Gegenkontakte 19 des Gegensteckers 6 ragen aus der Kunststoffumrandung des Einsteckabschnittes 5 in die Kontaktöffnung 7 hinein. Die Gegenkontakte 19 sind derartig in dem den Einsteckabschnitt 5 bildenden Kunststoffkörper eingespritzt, dass kein Luftspalt verbleibt.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

Elektrische Steckverbindung mit einem mindestens zwei Kontaktstifte (1) aufweisenden Stecker (2), welche Kontaktstifte (1) einem Boden (3) einer Einstecköffnung (4) für einen Einsteckabschnitt (5) eines Gegensteckers (6) entspringen, und nach Zusammenstecken von Stecker (2) und Gegenstecker (6) in Kontaktöffnungen (7) der Stirnseite (5') des Einsteckabschnittes (5) einstecken, wobei der sich unmittelbar an den Boden (3) der Einstecköffnung (4) anschließende Abschnitt jedes Kontaktstiftes von einer Manschette (8) isolierend umgeben ist, welche materialeinheitlich mit dem Boden (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmige Mantelfläche der Manschette (8) im zusammengesteckten Zustande zumindest bereichsweise in ununterbrochenem Umfangskontakt an einem Abschnitt (9) der Wandung der Kontaktöffnung (7) anliegt.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (8) einen querschnittsverminderten Abschnitt (10') des metallischen Kernes (10) Kontaktstiftes (1) umgibt.
Elektrische Steckverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche der Manschette (8) sprungstellenfrei in die Mantelfläche des elektrisch leitenden Abschnittes (11) des Kontaktstiftes (1) übergeht.
Elektrische Steckverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Randkante (9) der Einstecköffnung (4) dichtend an der Mantelfläche der Manschette anliegt.
Elektrische Steckverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere, gekennzeichnet durch eine axiale Verbindungskraft aufbringende Mittel (12), die einen Abschnitt der Mantelfläche der Manschette (8) gegen einen Abschnitt (9) der Wandung der Kontaktöffnung (7) beaufschlagen.
Elektrische Steckverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel der kegelförmigen Manschette (8) insbesondere weniger als 10° betragen.
Elektrische Steckverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Abschnitt (11) des Kontaktstiftes (9) im zusammengesteckten Zustande ringsum durch isolierendes Material gekapselt ist.
Elektrische Steckverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere, dadurch gekennzeichnet, dass die die Axialkraft aufbringenden Mittel (12) von einer Verschraubung oder einer Schnappverbindung gebildet sind.