DE202011005271U1

DE202011005271U1 - Steckverbinder mit einem Kontaktelement

Info

Publication number: DE202011005271U1
Application number: DE202011005271U
Authority: DE
Original assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2011-07-26
Anticipated expiration: 2021-04-15
Also published as: US20140170874A1; CA2826448C; KR101769859B1; JP5782561B2; CA2826448A1; TWM432979U; CN103403976B; CN103403976A; WO2012139676A1; KR20140026435A; EP2697869B1; JP2014512083A; EP2697869A1; US9017107B2

Abstract

Steckverbinder zum Herstellen mindestens eines elektrischen Kontaktes, insbesondere Ladestecker oder Hochstromstecker, mit einem Gehäuse (10) und mit mindestens einem in dem Gehäuse (10) angeordneten ersten Kontaktelement (12), wobei das Gehäuse (10) ein steckseitiges Ende (14) aufweist, welches zum steckenden Verbinden mit einem komplementären Steckverbinder ausgebildet ist und wobei das mindestens eine erstes Kontaktelement (12) ein freies Ende (18) aufweist, welches dem steckseitigen Ende (14) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erstes Kontaktelement (12) des Steckverbinders und mindestens ein Teil des Gehäuses (10) zwischen einer ersten Position, in der das erste Kontaktelement (12) in das Gehäuse (10) zurückgezogen ist, und einer zweiten Position, in der das freie Ende (18) des ersten Kontaktelementes (12) frei liegt, relativ zueinander bewegbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder zum Herstellen mindestens eines elektrischen Kontaktes, insbesondere Ladestecker oder Hochstromstecker, mit einem Gehäuse und mit mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten ersten Kontaktelement, wobei das Gehäuse ein steckseitiges Ende aufweist, welches zum steckenden Verbinden mit einem komplementären Steckverbinder ausgebildet ist und wobei das mindestens eine erste Kontaktelement ein freies Ende aufweist, welches dem steckseitigen Ende zugewandt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 20 2010 010 827 U1 ist ein Hochstromsteckverbinder zum Übertragen von elektrischen Strömen bekannt. Dieser weist ein Gehäuse aus elektrisch leitendem Werkstoff auf, welches zum mechanischen und elektrischen Verbinden mit einem Kabel ausgebildet ist und eine offene Seite zum Einstecken eines Gegensteckverbinders aus einem elektrisch leitenden Werkstoff aufweist. Weiterhin ist ein Kontaktelement vorgesehen, das im Gehäuse derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es einen elektrischen Kontakt mit Kontaktfläche und Kontaktdruck zwischen dem Gehäuse und dem hierin eingesteckten Gegensteckverbinder herstellt. Das Kontaktelement weist wenigstens eine ringförmige Schraubenfeder auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder der o. g. Art derart auszugestalten, dass die Sicherheit für eine diesen Stecker benutzende Bedienungsperson verbessert ist, so dass der Steckverbinder auch für Anwendungen im Bereich hoher elektrischer Ströme und Spannungen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Steckverbinder der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Bei einem Steckverbinder der o. g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens ein erstes Kontaktelement des Steckverbinders und mindestens ein Teil des Gehäuses zwischen einer ersten Position, in der das erste Kontaktelement in das Gehäuse zurückgezogen ist, und einer zweiten Position, in der das freie Ende des ersten Kontaktelementes frei liegt, relativ zueinander bewegbar sind.
Dies hat den Vorteil, dass ein Berührschutz derart realisierbar ist, dass das mindestens eine erste Kontaktelement nicht unbeabsichtigt durch eine Bedienungsperson berührt werden kann, wenn der Steckverbinder nicht in einen komplementären Steckverbinder eingesteckt ist. Hierdurch ist der Steckverbinder auch für Anwendungen geeignet, bei denen auf dem bzw. den ersten Kontaktelementen auch im ungesteckten Zustand eine elektrische Spannung anliegt.
Zum Herstellen mindestens eines elektrischen Kontaktes ist das mindestens eine erste Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren eines komplementären Kontaktelementes in dem komplementären Steckverbinder, wenn der Steckverbinder in den komplementären Steckverbinder eingesteckt ist, ausgebildet.
Zum Verbinden mit einem Kuppler bzw. weiblichen Steckverbinder ist der Steckverbinder als männlicher Stecker und mindestens ein erstes Kontaktelement als Kontaktstift ausgebildet.
Eine lineare Steckverbindung wird dadurch erzielt, dass das erste Kontaktelement und/oder das Teil des Gehäuses in Richtung parallel zu einer Einsteckrichtung von dem Steckverbinder in den komplementären Steckverbinder bewegbar ist.
Einen besonders guten Berührschutz des bzw. der ersten Kontaktelemente erzielt man dadurch, dass das Gehäuse an dem steckseitigen Ende eine Abdeckung aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff aufweist, wobei das mindestens eine erste Kontaktelement in der ersten Position innerhalb eines von dem Gehäuse und der Abdeckung definierten Raumes angeordnet ist und sich in der zweiten Position durch die Abdeckung hindurch und aus dieser herausragend erstreckt.
Einen besonders zuverlässigen und funktionssicheren Berührschutz erzielt man dadurch, dass die Abdeckung und das Gehäuse einstückig miteinander ausgebildet sind.
Eine weitere Verbesserung des Berührschutzes erzielt man dadurch, dass an dem freien Ende mindestens eines ersten Kontaktelementes eine Endkappe aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff angeordnet ist, welche das freie Ende vollständig bedeckt.
Zur Entkopplung der Bewegung des bzw. der ersten Kontaktelemente von einem kabelseitigen Ende des Steckverbinders, an dem ein elektrisches Kabel elektrisch und mechanisch befestigt wird, ist mindestens ein zweites Kontaktelement vorgesehen, welches bezüglich des Teils des Gehäuses und des ersten Kontaktelementes fest stehend angeordnet ist, wobei das zweite Kontaktelement mit dem bewegbaren ersten Kontaktelement über einen elektrischen Schleifkontakt elektrisch verbunden ist.
Eine besonders guten elektrischen Kontakt, welcher von der Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement nicht negativ beeinflusst wird, erzielt man dadurch, dass der Schleifkontakt mindestens eine Schraubenfeder umfasst, die mit gegenüberliegenden radialen Außenseiten von Schraubenwindungen das erste und das zweite Kontaktelement elektrisch mit einem jeweiligen Kontaktdruck einer jeweiligen Kontaktfläche kontaktiert.
Eine Verbesserung der Funktionssicherheit des elektrischen Kontaktes zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement erzielt man dadurch, dass die mindestens eine Schraubenfeder an dem ersten Kontaktelement fixiert befestigt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders in einem Zustand mit eingefahrenen Kontaktelementen in perspektivischer Ansicht,
2 den Steckverbinder gemäß 1 in einem Zustand mit eingefahrenen Kontaktelementen in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Ansicht,
3 den Steckverbinder gemäß 1 in einem Zustand mit teilweise ausgefahrenen Kontaktelementenn in perspektivischer Ansicht,
4 den Steckverbinder gemäß 1 in einem Zustand mit teilweise ausgefahrenen Kontaktelementen in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Ansicht,
5 den Steckverbinder gemäß 1 in einem Zustand mit vollständig ausgefahrenen Kontaktelementen in perspektivischer Ansicht,
6 den Steckverbinder gemäß 1 in einem Zustand mit vollständig ausgefahrenen Kontaktelementen in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Ansicht,
7 den Steckverbinder gemäß 1 in einer aufgebrochenen, perspektivischen Ansicht auf ein kabelseitiges Ende des Steckverbinders in einem Zustand mit ausgefahrenem Kontaktelement und
8 den Steckverbinder gemäß 1 in einer aufgebrochenen, perspektivischen Ansicht auf ein kabelseitiges Ende des Steckverbinders in einem Zustand mit eingefahrenem Kontaktelement
Die in den 1 bis 8 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders umfasst ein Gehäuse 10 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, in dem sieben erste Kontaktelemente 12 angeordnet sind. Die Halterung sowie Lagerung der ersten Kontaktelemente 12 relativ zum Gehäuse 10 ist aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in allen Fig. nicht dargestellt. Die ersten Kontaktelemente 12 sind plattenförmig ausgebildet und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, so dass jeweilige breite Seiten 22 von benachbarten ersten Kontaktelementen 12 einander zugewandt sind. Das Gehäuse 10 weist ein steckseitiges Ende 14 zum steckenden Verbinden mit einem komplementären Steckverbinder (nicht dargestellt) sowie ein kabelseitiges Ende 16 zum elektrischen und mechanischen Verbinden mit einem elektrisch leitenden Kabel (nicht dargestellt) auf. In den 1 bis 6 ist der Steckverbinder bis zum steckseitigen Ende 14 dargestellt und das kabelseitige Ende 16 ist abgeschnitten. In den 7 und 8 ist das kabelseitige Ende 16 und das steckseitige Ende 14 des Gehäuses 10 abgeschnitten.
Die ersten Kontaktelemente 12 weisen jeweils ein freies Ende 18 auf, welches dem steckseitigen Ende 14 zugewandt ist. Auf dem freien Ende 18 ist stirnseitig jeweils eine Endkappe 20 aus einem elektrisch isolierender Werkstoff aufgebracht. Ansonsten sind die ersten Kontaktelemente 12 aus einem elektrischen leitenden Werkstoff hergestellt und dazu bestimmt, einen elektrischen Kontakt zu entsprechenden Kontaktelementen in einem komplementären, mit dem erfindungsgemäßen Steckverbinder zusammensteckbaren komplementären Steckverbinder (nicht dargestellt) herzustellen.
An dem steckseitigen Ende 14 weist das Gehäuse 10 eine Abdeckung 24 auf, welche Durchbrechungen 26 aufweist, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass jeweils ein erstes Kontaktelement 12 durch eine Durchbrechung 26 hindurch greift.
Die ersten Kontaktelemente 12 sind bezüglich des Gehäuses 10 bewegbar zwischen einer ersten Position, wie in 1 und 2 dargestellt, und einer zweiten Position, wie in 5 und 6 dargestellt, bewegbar angeordnet. Die 3 und 4 zweigen eine Zwischenstellung der ersten Kontaktelemente 12 zwischen der ersten und zweiten Position. In den Fig. ist eine Mechanik zum Bewegen der ersten Kontaktelemente 12 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. In der ersten Position sind die ersten Kontaktelemente 12 in einen von dem Gehäuse 10 und der Abdeckung 24 begrenzten Raum zurückgezogen. In der zweiten Position sind die ersten Kontaktelemente 12 durch die Durchbrechungen 26 hindurch aus dem Gehäuse 10 herausgeschoben und überragen dementsprechend die Abdeckung 24 bzw. das Gehäuse 10 in Richtung des steckseitigen Endes 14.
In der ersten Position ist somit ein Schutz vor einer unerwünschten Berührung der ersten Kontaktelemente 12 durch eine Bedienungsperson gegeben, wenn der erfindungsgemäße Steckverbinder nicht in einen komplementären Steckverbinder eingesteckt und damit das steckseitige Ende 14 frei zugänglich ist. An dem steckseitigen Ende liegen lediglich die elektrisch isolierende Abdeckung 24 bzw. das elektrisch isolierende Gehäuse 10 sowie die Endkappen 20 frei. Somit kann auch im ungesteckten Zustand des erfindungsgemäßen Steckverbinders eine elektrische Spannung an den ersten Kontaktelementen 12 anliegen, ohne dass dabei eine Gefahr für eine Bedienungsperson durch ungewollte Berührung der ersten Kontaktelemente 12 an einer elektrisch leitenden Stelle ausgeht.
Nachdem der erfindungsgemäße Steckverbinder mit einem komplementären Steckverbinder zusammen gesteckt ist, werden die ersten Kontaktelemente 12 aus der ersten Position heraus durch die Abdeckung 24 hindurch in die zweite Position ausgefahren, so dass die ersten Kontaktelemente 12 entsprechende Kontaktelemente in dem komplementären Steckverbinder elektrisch kontaktieren. Umgekehrt werden vor dem wieder Auseinanderziehen von dem erfindungsgemäßen Steckverbinder und dem komplementären Steckverbinder die ersten Kontaktelemente 12 aus der zweiten Position wieder in die erste Position zurückgezogen. Bevorzugt ist ein entsprechender erster Sicherungsmechanismus vorgesehen, welcher ein Bewegen der ersten Kontaktelemente 12 aus der ersten Position heraus in die zweite Position nur zulässt, wenn der erfindungsgemäße Steckverbinder vollständig in den komplementären Steckverbinder eingesteckt ist. Weiterhin ist bevorzugt ein zweiter Sicherungsmechanismus vorgesehen, welcher ein Auseinanderstecken von dem erfindungsgemäßen Steckverbinder und dem komplementären Steckverbinder verhindert, solange sich die ersten Kontaktelemente außerhalb der ersten Position befinden.
Der erfindungsgemäße Steckverbinder ist an seinem kabelseitigen Ende 16 mit mindestens einem elektrisch leitenden Kabel verbunden. Zur Entkopplung der Bewegung der ersten Kontaktelemente 12 von dem kabelseitigen Ende 16 bzw. dem Kabel ist zu jedem bewegbaren ersten Kontaktelement 12 jeweils ein bezüglich des Gehäuses 10 feststehendes zweites Kontaktelement 28 vorgesehen, wie in 7 und 8 dargestellt. In den 7 und 8 ist aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit jeweils lediglich ein Paar aus erstem und zweitem Kontaktelement 12, 28 dargestellt.
Die zweiten Kontaktelemente 28 sind plattenförmig ausgebildet und jeweils ein Paar aus erstem und zweitem Kontaktelement 12, 28 sind parallel zueinander derart angeordnet, dass jeweilige breite Seiten von erstem und zweitem Kontaktelement 12, 28 einander zugewandt sind. Weiterhin ist in einem Überlappungsbereich 30 zwischen den plattenförmigen Kontaktelementen 12, 28 eines Paares aus erstem und zweitem Kontaktelement 12, 28 mindestens eine Schraubenfeder 32 aus einem elektrisch leitenden sowie federelastischen Werkstoff angeordnet. Ein Durchmesser der Schraubenfeder 32 und ein Abstand der plattenförmigen Kontaktelemente 12, 28 bzw. der breiten Seiten 22 eines Paares aus erstem und zweitem Kontaktelement 12, 28 in dem Überlappungsbereich 30 ist derart gewählt, dass jeweilige Schraubenwindungen der Schraubenfeder 32 mit einer ersten radialen Außenseite an dem ersten Kontaktelement 12 und mit einer der ersten radialen Außenseite gegenüberliegenden zweiten Außenseite an dem zweiten Kontaktelement 28 anliegen, so dass sich zwischen den Windungen der Schraubenfeder 32 und dem jeweiligen Kontaktelement 12, 28 eine elektrische Kontaktstelle mit Kontaktfläche und Kontaktdruck ergibt. Der Kontaktdruck stellt sich dadurch ein, dass die Windungen der Schraubenfeder 32 aus einer jeweiligen Ruheposition relativ zu einer Längsachse der Schraubenfeder 32 ausgelenkt bzw. relativ zur Längsachse der Schraubenfeder 32 verkippt werden. Dies wird dadurch erzielt, dass ein Abstand der plattenförmigen Kontaktelemente 12, 28 eines Paares aus erstem und zweitem Kontaktelement 12, 28 kleiner ist als ein Außendurchmesser der Schraubenfeder 32.
Die Schraubenfeder 32 ist an dem ersten Kontaktelement 12 befestigt, so dass sich die Schraubenfeder 32 mit dem ersten Kontaktelement 12 mitbewegt. Dementsprechend schleifen die Windungen der Schraubenfeder 32 bei einer Bewegung des ersten Kontaktelementes 12 entlang des zweiten Kontaktelementes 28 und halten dadurch eine ausreichende elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktelementen 12, 28 aufrecht.
Die zweiten Kontaktelemente 24 weisen jeweils ein freies Ende mit einer stirnseitigen Endfläche 34 auf, wobei dieses freie Ende dem kabelseitigen Ende 16 des erfindungsgemäßen Steckverbinders zugewandt ist. Die stirnseitige Endfläche 34 dient beispielsweise zum elektrischen Kontaktieren mit einer Ader oder elektrischen Leitung eines mit dem erfindungsgemäßen Steckverbinder zu verbindenden Kabels.
Die Schraubenfeder 32 ist bevorzugt ringförmig ausgebildet und begrenzt innerhalb dieses Ringes eine Fläche Raum. Diese Fläche ist an den Grenzen zur Schraubenfeder 32 parallel zu einer Längsachse der Schraubenfeder 32 an der entsprechenden Stelle ausgerichtet. Durch die ringförmige Ausbildung der Schraubenfeder 32 bildet dieser im Prinzip einen Torus im Raum aus, welcher zwei gegenüberliegende axiale Endseiten aufweist. Erfindungsgemäß ist die Schraubenfeder 32 derart in dem Überlappungsbereich 30 zwischen den beiden Kontaktelementen 12, 28 angeordnet, dass die Schraubenfeder 32 mit Windungen an einem axialen Ende an dem ersten Kontaktelement 12 und mit Windungen an dem anderen, gegenüberliegenden axialen Ende an dem zweiten Kontaktelement 28 anschlägt, wie aus 7, 8 ersichtlich. Mit anderen Worten greift keines der Kontaktelemente 12, 28 durch die Fläche in dem Ring der ringförmigen Schraubenfeder 32 hindurch, sondern die elektrische Kontaktierung zwischen der Schraubenfeder 32 und den Kontaktelementen 12, 28 erfolgt an axialen Endseiten der ringförmigen Schraubenfeder 32. Hierdurch kann die Schraubenfeder 32 an dem ersten Kontaktelement 12 sicher befestigt werden und ist gegen ein Verrutschen oder Verwinden bei einer Bewegung des ersten Kontaktelementes 12 relativ zum zweiten Kontaktelement 28 gesichert. Bevorzugt umgreift die in dem Ring der Schraubenfeder 32 umschlossene Fläche teilweise das erste Kontaktelement 12. Dies unterstützt zusätzlich die Fixierung der Schraubenfeder 32 nicht nur an dem Ort des ersten Kontaktelementes 12 sondern auch gegen eine Verformung der ringförmigen Anordnung der Schraubenfeder 32 zwischen den Kontaktelementen 12, 28.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202010010827 U1 [0002]

Claims

Steckverbinder zum Herstellen mindestens eines elektrischen Kontaktes, insbesondere Ladestecker oder Hochstromstecker, mit einem Gehäuse (10) und mit mindestens einem in dem Gehäuse (10) angeordneten ersten Kontaktelement (12), wobei das Gehäuse (10) ein steckseitiges Ende (14) aufweist, welches zum steckenden Verbinden mit einem komplementären Steckverbinder ausgebildet ist und wobei das mindestens eine erstes Kontaktelement (12) ein freies Ende (18) aufweist, welches dem steckseitigen Ende (14) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erstes Kontaktelement (12) des Steckverbinders und mindestens ein Teil des Gehäuses (10) zwischen einer ersten Position, in der das erste Kontaktelement (12) in das Gehäuse (10) zurückgezogen ist, und einer zweiten Position, in der das freie Ende (18) des ersten Kontaktelementes (12) frei liegt, relativ zueinander bewegbar sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Kontaktelement (12) zum elektrischen Kontaktieren eines komplementären Kontaktelementes in dem komplementären Steckverbinder, wenn der Steckverbinder in den komplementären Steckverbinder eingesteckt ist, ausgebildet ist.
Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder als männlicher Stecker und mindestens ein erstes Kontaktelement (12) als Kontaktstift ausgebildet ist.
Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (12) und/oder das Teil des Gehäuses (10) in Richtung parallel zu einer Einsteckrichtung von dem Steckverbinder in den komplementären Steckverbinder bewegbar ist.
Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) an dem steckseitigen Ende (14) eine Abdeckung (24) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff aufweist, wobei das mindestens eine erste Kontaktelement (12) in der ersten Position innerhalb eines von dem Gehäuse (10) und der Abdeckung (24) definierten Raumes angeordnet ist und sich in der zweiten Position durch die Abdeckung (24) hindurch und aus dieser herausragend erstreckt.
Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (24) und das Gehäuse (24) einstückig miteinander ausgebildet sind.
Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem freien Ende (18) mindestens eines ersten Kontaktelementes (12) eine Endkappe (20) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff angeordnet ist, welche das freie Ende (18) vollständig bedeckt.
Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites Kontaktelement (28) vorgesehen ist, welches bezüglich des Teils des Gehäuses (10) und des ersten Kontaktelementes (12) fest stehend angeordnet ist, wobei das zweite Kontaktelement (28) mit dem bewegbaren ersten Kontaktelement (12) über einen elektrischen Schleifkontakt elektrisch verbunden ist.
Steckverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifkontakt mindestens eine Schraubenfeder (32) umfasst, die mit gegenüberliegenden radialen Außenseiten von Schraubenwindungen das erste und das zweite Kontaktelement (12, 28) elektrisch mit einem jeweiligen Kontaktdruck einer jeweiligen Kontaktfläche kontaktiert.
Steckverbinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schraubenfeder (32) an dem ersten Kontaktelement (12) fixiert befestigt ist.