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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Stecker, insbesondere einen
Ladestecker für
ein Elektrofahrzeug, mit mindestens einem Kontaktstift, der mit einer
Berührschutzkappe
versehen ist.
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Unter
Stecker wird hierbei sowohl ein an einem Kabel angebrachter elektrischer
Stecker als auch ein fest installierter Einspeisungsstecker verstanden.
Stecker weisen Kontaktstifte auf, die zur Ausbildung einer elektrischen
Verbindung in Kontaktbuchsen eingeschoben werden. Somit korrespondieren
Stecker mit Kupplungen und Steckdosen, die Kontaktbuchsen aufweisen.
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Die
Batterien von Elektrofahrzeugen bzw. Elektroautos werden durch Anschluss
an Ladestationen aufgeladen. Hierfür sind Steckdosen bzw. Einspeisungsstecker
an den Elektrofahrzeugen und den Ladestationen ebenso erforderlich
wie Ladekabel mit korrespondierenden Steckern bzw. Kupplungen.
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Gemäß einem
Konzept sind an beiden Enden des Ladekabels identische Stecker vorgesehen, auch
die mit diesen Steckern korrespondierenden Steckdosen an Elektrofahrzeug
und Ladestation entsprechen einander. Es ist aber auch möglich, zumindest
ein Kabelende als Kupplung auszubilden, die mit einem Einspeisungsstecker
an Ladestation bzw. Elektrofahrzeug korrespondiert.
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Problematisch
hierbei ist, dass die Stecker auch im nicht eingesteckten Zustand
unter Spannung stehen können.
So weisen beispielsweise die Kontaktstifte des freien Steckers eines
an beiden Enden mit einem Stecker versehenen Ladekabels Spannung
auf, wenn der andere Stecker in die Ladestation eingesteckt wird.
Aber auch ein Einspeisungsstecker an Ladestation oder Elektroauto
kann unter Spannung stehen.
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Hinzu
kommt, dass Ladestecker für
Elektrofahrzeuge in Zukunft nicht nur für das Aufladen des Fahrzeugs
bestimmt sind, vielmehr soll der Akkumulator des Fahrzeugs auch
als Puffer für
das Stromnetz genutzt werden, unter Verwendung des Ladesteckers.
Dies führt
dazu, dass je nach konkreter Verwendung auch bei einem Kabel mit
Stecker und Kupplung sowohl der Stecker als auch die Kupplung stromführend sein
kann.
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Unter
anderem aus den vorgenannten Gründen
müssen
die Kontaktstifte der Stecker mit Berührschutzkappen versehen werden.
Insbesondere bei häufigem
Ein- und Ausstecken und damit häufiger mechanischer
Belastung besteht die Gefahr, dass die Berührschutzkappen abfallen und
somit die gegebenenfalls unter Spannung stehenden Kontaktstifte für einen
Bediener problemlos zugänglich
sind. Ein Berühren
der Kontaktstifte führt
zu Stromschlägen, die
wiederum zu ernsthaften Verletzungen bis hin zum Tod führen können. Im
Bereich von Elektrofahrzeugen ist ferner mit langjähriger Nutzung
der Stecker zu rechnen, so dass auch die Alterung, beispielsweise
aufgrund der im Freien auftretenden Witterungseinflüsse, zu
einer Beschädigung
und zu einem Abfallen der Berührschutzkappen
führen
kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Stecker anzugeben, bei dem die Berührschutzkappe
auch bei häufiger
Verwendung und langen Benutzungszeiträumen zuverlässig in oder am Kontaktstift
befestigt ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den von Anspruch 1 abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Ein
elektrischer Stecker gemäß der Erfindung
umfasst mindestens einen Kontaktstift, der mit einer Berührschutzkappe
versehen ist. Üblicherweise
sind zwei oder drei oder vier oder fünf Kontaktstifte vorgesehen.
Beispielsweise kann es sich um einen Ladestecker für Elektrofahrzeuge
handeln. Zwei oder drei der Kontaktstifte sind hier typischerweise
für den eigentlichen
Ladevorgang vorgesehen, weitere Kontaktstifte, beispielsweise zwei,
können
für die
begleitende Datenübertragung
vorgesehen sein. Zumindest die für
den eigentlichen Ladevorgang vorgesehenen Kontaktstifte sind in
diesem Fall mit Berührschutzkappen
versehen.
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Die
Befestigung der Berührschutzkappe
in oder an dem jeweiligen Kontaktstift erfolgt erfindungsgemäß mittels
eines Lotes. Die Berührschutzkappe
ist somit in den Kontaktstift eingelötet oder an den Kontaktstift
angelötet.
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Durch
das Lot wird eine zuverlässige
und auch dauerhaft beständige
Verbindung zwischen Berührschutzkappe
und Kontaktstift hergestellt, die Befestigung ist auch bei häufiger mechanischer
Beanspruchung dauerhaft stabil. Die Gefahr abfallender Berührschutzkappen,
verbunden mit dem Risiko sich verletzender oder durch Stromschlag
getöteter
Benutzer, ist dadurch zumindest weitestgehend beseitigt.
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Gemäß einer
zweckmäßigen Weiterbildung ist
der Kontaktstift als Hülse
ausgebildet und die Berührschutzkappe
ist im Inneren der Hülse
mit der Hülse
verlötet.
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Zweckmäßig ist
ferner, wenn die Berührschutzkappe
einen Schaft umfasst, der formschlüssig in die Kontaktstift-Hülse eingeschoben
ist, und der an einem Schaftende einen gegenüber dem Schaft verbreiteten
Kopf aufweist, der den Kontaktstift am Hülsenende vollständig überdeckt.
Dadurch kann der Kontaktstift nicht mehr von vorne berührt werden,
die eigentlichen Kontaktflächen
befinden sich an der Seite. Diese können jedoch so ausgebildet
bzw. gesichert sein, dass ein Benutzer sie nicht direkt berühren kann.
Beispielsweise kann der Kontaktstift mit Abstand von einer Schutzhülle umgeben sein,
wobei der Abstand derart klein gewählt wird, dass der Kontaktstift
zwar in eine Kontaktbuchse eingeschoben werden kann und dort die
seitliche Kontaktfläche
eine elektrische Verbindung ausbildet, dass jedoch ein Benutzer
nicht mit seinen Fingern zwischen Kontaktstift und Schutzhülle hineinlangen kann.
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Vorzugsweise
weist der Schaft der Berührschutzkappe
an seinem dem Kopf gegenüberliegenden
Ende einen Befestigungsanker auf, der in das Lot eingebettet ist
und mittels des Lotes die Berührschutzkappe
in der Hülse
befestigt. Vorteilhaft ist, wenn der Befestigungsanker mindestens
einen Hinterschnitt ausbildet, der zur Befestigung in der Hülse zumindest
teilweise mit Lot gefüllt
ist. Auf diese Weise wird eine besonders stabile, dauerhafte und
sichere Befestigung der Berührschutzkappe
erreicht. Bei dem Hinterschnitt kann es sich beispielsweise um eine
ringförmig
umlaufende Nut handeln.
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Zweckmäßig ist,
wenn auch ein Anschlusskabel mittels des die Berührschutzkappe befestigenden
Lotes in oder am Kontaktstift befestigt ist. Dies erleichtert die
Herstellung, da Berührschutzkappe und
Anschlusskabel in einem gemeinsamen Lötvorgang befestigt werden können. Ferner
sind dann Berührschutzkappe
und Anschlusskabel nicht nur mit dem Kontaktstift, sondern auch
untereinander befestigt.
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Die
Berührschutzkappe
kann aus Kunststoff besteht. Insbesondere kann es sich um ein einstückiges Kunststoffteil
handeln, das vorzugsweise mittels Spritzgießen hergestellt ist.
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Der
Kunststoff der Berührschutzkappe
sollte hinsichtlich Verschleiß,
thermischer und mechanischer Belastung geeignet ausgewählt werden.
Beispielsweise muss er die beim Verlöten auftretenden Lottemperaturen
aushalten. Dementsprechend sollte ein thermisch und mechanisch hochbelastbarer Kunststoff
gewählt
werden. In Betracht kommen beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid),
LCP (Liquid Crystalline Polymers – Flüssigkristalline Polymere) und
kompakte Polyamide wie beispielsweise PA46.
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Der
Kontaktstift bzw. die Kontaktstift-Hülse besteht beispielsweise
aus blankem Messing, aber auch andere Metalle sind möglich.
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Als
Lot können
alle gängigen
Lotmaterialien eingesetzt werden, beispielsweise Zinn bzw. Zinnlegierungen.
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Die
Herstellung des Kontaktstiftes mit verlöteter Berührschutzkappe ist auf einfache
Weise möglich. Üblicherweise
wird das Anschlusskabel (der Anschlussdraht) an der Rückseite
der Kontaktstift-Hülse verlötet, indem
zunächst
Lot auf bzw. in die Hülse
gegeben wird und anschließend
das Anschlusskabel in die Hülse
mit dem noch flüssigen
Lot eingeschoben wird. Wird nunmehr vor dem Auf- bzw. Einbringen des
Lotes an der Rückseite
der Hülse
an der Hülsenvorderseite
die Berührschutzkappe
in ihre vorgesehene Endposition eingeschoben, anschließend das Lot
an der Hülsenrückseite
auf- bzw. eingebracht und dann das Anschlusskabel eingeschoben,
so wird das flüssige
Lot an bzw. um das Ende der Berührschutzkappe
gedrängt,
beispielsweise um den Befestigungsanker herum. Nach dem Aushärten des
Lotes ist der Befestigungsanker und damit die Berührschutzkappe
insgesamt fest, dauerhaft und sicher in der Kontaktstift-Hülse befestigt.
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Die
Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und
Vorteile anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1 eine
Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Stecker, und
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2 einen
Querschnitt entlang der Linie A-A in 1 sowie
eine Ausschnittsvergrößerung.
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1 und 2 zeigen
einen erfindungsgemäßen elektrischen
Stecker 1, 1 in einer Draufsicht und 2 in
einem Querschnitt entlang der Linie A-A in 1. Ferner
ist in 2 eine Ausschnittsvergrößerung dargestellt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Stecker 1 handelt
es sich um einen Ladestecker für
Elektrofahrzeuge, insbesondere Elektroautos. Dieser Stecker kann an
einem Ladekabel angebracht sein, es kann sich aber auch um einen
Einspeisungsstecker am Elektrofahrzeug oder an einer Ladestation
handeln. Der Stecker weist drei Kontaktstifte 2 auf, die
zur Ladung eines Elektrofahrzeugs vorgesehen sind. Ferner sind zwei
Zusatz-Kontaktstifte 3 vorgesehen, die zur Datenübertragung
einsetzbar sind.
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Alle
Kontaktstifte sind in einen Kontaktträger 4 aus Kunststoff
eingesetzt. Dieser Kontaktträger 4 bildet
einen vorderseitig offenen Gehäusetopf 5 um sämtliche
Kontaktstifte 2 und Zusatz-Kontaktstifte 3. Eine
Rückwand 6 des
Gehäusetopfes 5 trennt
einen vorderseitigen Steckbereich 7 des Steckers 1 von
einem rückseitigen
Kabelanschlussbereich 8 des Steckers 1. Eine Ringwand 9 des
Gehäusetopfes
umschließt
sämtliche
Kontaktstifte 2 und Zusatz-Kontaktstifte 3, die
alle gegenüber
der Ringwand 9 zurückversetzt
sind und damit nicht über
die Ringwand 9 nach vorne aus dem Stecker 1 herausstehen.
Ferner ist im Inneren des Gehäusetopfes 5 um
jeden Kontaktstift 2 und um jeden Zusatz-Kontaktstift 3 mit Abstand
eine Schutzhülle 10 ausgebildet,
die über den
jeweiligen Kontaktstift 2, 3 hinaus nach vorne
absteht. Die Abstand dieser Schutzhülle 10 vom Kontaktstift 2, 3 ist
so gewählt,
dass ein Benutzer des Steckers 1 nicht in den Zwischenraum
zwischen Kontaktstift 2, 3 und Schutzhülle 10 hineinlangen
kann. Im dargestellten Beispiel sind die Schutzhüllen 10 einstückig mit dem
Gehäusetopf 5 ausgebildet.
Die Rückwand 6 des
Gehäusetopfes 5 steht
im dargestellten Beispiel über
die Ringwand 9 hinausgehend seitlich ab und bildet einen
Befestigungsflansch 11 aus. Ein derartiger Befestigungsflansch 11 ist
hilfreich bei einer Ausbildung des Steckers 1 als Einspeisungsstecker,
um diesen fest und dauerhaft in einem Elektrofahrzeug oder einer
Ladestationen zu befestigen. Auf einen derartigen Befestigungsflansch 11 kann
aber auch verzichtet werden, insbesondere wenn der Stecker 1 als
Kabelstecker vorgesehen ist, der flexibel in verschiedene Steckdosen
einzustecken und wieder abzuziehen ist.
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Die
Kontaktstifte 2 und die Zusatz-Kontaktstifte 3 reichen
durch die Rückwand 6 des
Gehäusetopfes 5 hindurch.
Die Kontaktstifte 2 sind als metallische Hülsen 12 ausgebildet,
d. h. es handelt sich um rohrförmige
Kontaktstifte. Die Außenseite
der Hülse 12 bildet
die zur Kontaktierung einer korrespondierenden Buchse vorgesehene
Kontaktfläche 13.
Eine entsprechende Ausbildung kann auch bei den Zusatz-Kontaktstiften 3 vorgesehen
sein, es kann sich jedoch auch um kompakte Metallstifte handeln.
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Im
Steckbereich 7 des Steckers 1 ist am dortigen
Ende der Hülse 12 eine
Berührschutzkappe 14 aus
Kunststoff eingeschoben. Diese Berührschutzkappe 14 umfasst
einen Schaft 15, der formschlüssig in den Innenraum der Hülse 12 eingeschoben
ist. An seinem vorderen Ende weist der Schaft 15 einen Kopf 16 auf,
der den Kontaktstift 2 nach vorne hin abdeckt und dadurch
verhindert, dass ein Benutzer von vorne den Kontaktstift 2 berührt. Am
gegenüber
liegenden Ende weist der Schaft 15 einen Befestigungsanker 17 mit
einem Hinterschnitt 18 auf, der als ringförmig umlaufende
Nut ausgebildet ist.
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Dieser
Befestigungsanker 17 mit seinem Hinterschnitt 18 ist
in ein Lot 19 eingebettet. Dadurch ist die Berührschutzkappe 14 mittels
dieses Lotes 19 in bzw. an dem Kontaktstift 2 befestigt.
Diese Verankerung der Berührschutzkappe 14 im
Lot 19 sorgt für eine
dauerhaft stabile, auch star ker und häufiger mechanischer Belastung
standhaltende Befestigung der Berührschutzkappe 14 am
Kontaktstift 2.
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Im
Kabelanschlussbereich 8 des Steckers ist am dortigen Ende
der Hülse 12 ein
Anschlusskabel 20 (auch: Anschlussdraht) eingeschoben.
Dieses Anschlusskabel 20 kontaktiert den Kontaktstift 2 elektrisch,
es ist wie die Berührschutzkappe 14 mittels des
Lotes 19 in bzw. an dem Kontaktstift 2 befestigt.
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Die
Herstellung der Befestigung von Berührschutzkappe 14 und
Anschlusskabel 20 kann derart erfolgen, dass zunächst die
im dargestellten Beispiel einstückig
ausgebildete Berührschutzkappe 14 mit ihrem
Schaft 15 in die Hülse 12 eingeschoben
wird, anschließend
am gegenüberliegenden
Ende der Hülse 12 flüssiges Lot
in bzw. auf die Hülse 12 aufgebracht
wird, und anschließend
das Anschlusskabel 20 in die Hülse 12 eingeschoben
wird. Beim Einstecken des Anschlusskabels 20 wird das noch
flüssige Lot
um den Befestigungsanker 17 der Berührschutzkappe 14,
insbesondere in den Hinterschnitt 18, gedrückt. Nach
dem Aushärten
des Lotes 19 ist der Befestigungsanker 17 im Lot 19 fixiert
und damit die Berührschutzkappe 14 am
Kontaktstift 12 dauerhaft und stabil befestigt.
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- 1
- Elektrischer
Stecker
- 2
- Kontaktstifte
- 3
- Zusatz-Kontaktstifte
- 4
- Kontaktträger
- 5
- Gehäusetopf
- 6
- Rückwand
- 7
- Steckbereich
- 8
- Kabelanschlussbereich
- 9
- Ringwand
- 10
- Schutzhülle
- 11
- Befestigungsflansch
- 12
- Hülse
- 13
- Kontaktfläche
- 14
- Berührschutzkappe
- 15
- Schaft
- 16
- Kopf
- 17
- Befestigungsanker
- 18
- Hinterschnitt
- 19
- Lot
- 20
- Anschlusskabel