EP2599165B1 - Hochstromsteckverbinder - Google Patents
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- EP2599165B1 EP2599165B1 EP11724973.0A EP11724973A EP2599165B1 EP 2599165 B1 EP2599165 B1 EP 2599165B1 EP 11724973 A EP11724973 A EP 11724973A EP 2599165 B1 EP2599165 B1 EP 2599165B1
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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- H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
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- H01R13/15—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure
- H01R13/187—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure with spring member in the socket
Definitions
- the present invention relates to a high-current connector for transmitting electrical currents to a housing made of electrically conductive material, which is designed for mechanical and electrical connection to a cable, at least one open side for insertion of a mating connector made of an electrically conductive material and a space for receiving of the mating connector, and having at least one contact element which is arranged and formed on the housing such that it makes an electrical contact with contact surface and contact pressure between the housing and a plugged into the housing mating connector, wherein the contact element (18) as a helical spring is formed, according to the preamble of claim 1.
- U.S. Patent 4,810,213 describes an electrical contact arrangement with a contact element in the form of a helical spring made of an electrically conductive wire.
- High-current connectors for transmitting high electric currents are used, for example, in motor vehicles with electric drive or hybrid drive.
- a high-current connector is provided with a housing into which a contact blade is inserted as a mating connector. Both the housing and the contact blade are made of an electrically conductive material and connected to a corresponding cable for conducting electrical power.
- the invention has for its object to provide a high current connector of o.g. To improve the type of electrical properties even under mechanical loads, such as vibrations.
- the contact element is designed as a coil spring.
- the mating connector is a sword connector, male blade or contact blade.
- a mechanically particularly simple and at the same time functionally reliable construction is achieved in that the helical spring is arranged such that a central longitudinal axis of the helical spring is aligned parallel to a straight line.
- An easy assembly of the high-current connector is achieved by providing two, three, four or more coil springs, wherein the central longitudinal axes of two, three, four or more coil springs are aligned parallel to each other.
- a particularly high number of contact points with a correspondingly large total contact area is achieved by the fact that the at least one Coil spring is arranged such that it electrically and mechanically contacts the housing and the mating connector with radially outer sides of turns of the coil spring.
- a helical spring which is elastically deformable in the radial direction or in the direction perpendicular to a central longitudinal axis of the helical spring and thereby provides a corresponding contact pressure in the radial direction, is obtained by virtue of a central longitudinal axis of at least one turn, in particular of all turns, of the helical spring a central longitudinal axis of the coil spring is tilted by a predetermined angle greater than zero.
- a particularly simple installation of the high-current connector is achieved in that in the housing in the space for receiving the mating connector, a support member made of an electrically insulating material for holding the at least one coil spring arranged at a predetermined position and adapted to receive the mating connector.
- a functionally secure mounting of the coil spring at a predetermined location with possibly defined orientation of an elliptical example elliptical in cross-section coil spring obtained by the support member for each coil spring has a pin with a free end, on each of which a coil spring is arranged such that the pin axially in engages the turns of the coil spring.
- a simple assembly of the coil springs on the support member is achieved by the fact that the support member is formed in two parts.
- a particularly good mechanical fixation of the coil spring is achieved in that the support member has recesses, wherein at least one coil spring is arranged such that this electrically and mechanically contacts a recess by cross-recessing the housing and protrudes into a space within the housing for the mating connector.
- a particularly good contact pressure of the electrical contact between housing and mating connector is achieved in that a radial diameter of the at least one helical spring perpendicular to a central longitudinal axis of the helical spring is greater than a distance between the housing and plugged into the housing mating connector.
- the housing 12 is formed on a cable-side end 16 opposite the plug-in end for electrical and mechanical connection to an electric power cable (not shown).
- the mating connector 12 is designed for electrical and mechanical connection to an electric power cable (not shown).
- each contact element 18 in the form of coil springs made of an electrically conductive material are arranged and designed such that the coil springs 18 an electrical contact between the housing 10 and in the Make housing 10 inserted mating connector 12.
- An exemplary embodiment of the coil springs 18 will be described below with reference to FIGS FIGS. 9 and 10 described in more detail. In the Fig. 1 to 8 these coil springs 18 are shown only schematically for the sake of a clear and simplified illustration.
- a support member 20 is provided for the fixed arrangement of the coil springs 18 in the housing 10 at a predetermined location and in a predetermined position relative to the housing 10. This is with the preassembled coil springs 18 in the opening 14 of the housing 10 can be inserted and locked in the housing 10.
- the support member 20 encloses a space for receiving the mating connector 12.
- the support member 20 is arranged and formed in the housing 10 such that the mating connector 12 is inserted into the support member 20, as in particular from Fig. 5 seen.
- the support member 20 is composed in two parts of a first support member 22 and a second support member 24.
- the first support member 22 has pins 26 which are formed integrally with the first support member 22 and each having a free end 28. These pins 26 serve to hold the coil springs 18 and are arranged in recesses 30 of the support member 20.
- the coil springs 18 are fitted over the free ends 28 on the pins 26 and then the first support member 22 and the second support member 24 are assembled. This preassembled unit of support members 22, 24 and coil springs 18 is then inserted into the opening 14 of the housing 10 and snaps into the housing 10 a. This condition is in particular out Fig. 3 and 4 seen.
- the coil springs 18 with their radially outer sides of their turns, the housing 10 mechanically and electrically contact. Furthermore, the coil springs 18 protrude into the space within the housing 10 or within the support member 20 into which the mating connector 12 is inserted. The state with plugged mating connector is in particular from Fig. 5 seen. Here it can also be seen that the coil springs 18 are clamped with inserted mating connector 12 between this and an inner wall of the housing 10. In other words, the coil springs 18 are elastically radially compressed in the radial direction against a spring force.
- the correspondingly resulting restoring force of the coil springs 18 provides for a corresponding contact pressure at the points at which the windings electrically contact and mechanically contact the housing 10 and the mating connector 12. This is on opposite Outside of the turns of the coil springs 18 of the case.
- the plurality of turns of the coil springs 18 provide a corresponding plurality of contact points between the coil springs 18 and the housing 10 on the one hand and between the coil springs 18 and the mating connector 12 on the other.
- the current flow through the high-current connector is thus distributed over a plurality of individual turns of the coil springs 18, so that the individual turns of the coil springs 18 each have to transmit only a small proportion of the total electric current.
- the coil springs 18 pass through the recesses 30 of the support member 20 therethrough.
- the recesses 30 form justifyianssmaker for the electrical and mechanical contacting of the housing 10 and the mating connector 12 by the coil springs 18.
- a distance of the mutually facing tabs 32, 34 is smaller than a thickness of the mating connector 12.
- FIGS. 9 and 10 An exemplary and particularly preferred embodiment of the coil springs 18 is in FIGS. 9 and 10 shown.
- the coil spring 18 has turns 36 and a central longitudinal axis 38.
- Each individual turn 36 also has a central longitudinal axis 40 per se.
- the central longitudinal axes 38 and 40 are aligned with each other.
- the turns 36 are tilted with respect to the central longitudinal axis 38 of the coil spring 18, so that a predetermined angle 42 between the central longitudinal axis 38 of the coil spring 18 and the central longitudinal axis 40 of a respective turn 36 results, as in Fig. 9 shown.
- the tilted turns cause in a plane perpendicular to the central longitudinal axis 38 of the coil spring 18, as in Fig. 10 shown, the individual windings 36 are elliptical, ie deviating from a circular shape have a large main axis 44 and a small main axis 46.
- the coil springs 18 there is a radial preferred direction in which the coil springs 18 are particularly well elastically deformable in the radial direction, ie high restoring forces at high deflections without plastic deformation.
- This is the direction defined by the small semiaxis 46 or a direction along a straight line in the space, which is aligned perpendicular to the central longitudinal axis 38 of the coil spring 18 and lies in a plane spanned by the central longitudinal axes 38 and 40.
- the small semiaxis 46 or a direction along a straight line in the space, which is aligned perpendicular to the central longitudinal axis 38 of the coil spring 18 and lies in a plane spanned by the central longitudinal axes 38 and 40.
- the pins 26 are elliptical in cross section, wherein the small half-axis of this elliptical configuration of the pins 26 is aligned perpendicular to a direction of insertion for the mating connector 12.
- the small semi-axis 46 of the coil springs 18 is aligned exactly in the direction in which the contact pressure for the contact points of the coil spring 18 and whose turns 36 is to be applied to the housing 10 and the mating connector 12.
- high currents or “high currents” here refers to electrical currents with a current of 100 A, 200 A, 300 A, 400 A or more.
Landscapes
- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
- Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochstromsteckverbinder zum Übertragen von elektrischen Strömen mit einem Gehäuse aus elektrisch leitendem Werkstoff, welches zum mechanischen und elektrischen Verbinden mit einem Kabel ausgebildet ist, mindestens eine offene Seite zum Einstecken eines Gegensteckverbinders aus einem elektrisch leitenden Werkstoff aufweist sowie einen Raum zur Aufnahme des Gegensteckverbinders ausbildet, und mit mindestens einem Kontaktelement, welches an dem Gehäuse derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es einen elektrischen Kontakt mit Kontaktfläche und Kontaktdruck zwischen dem Gehäuse und einem in das Gehäuse eingesteckten Gegensteckverbinder herstellt, wobei das Kontaktelement (18) als eine Schraubenfeder ausgebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
US-A-4 810 213 beschreibt eine elektrische Kontaktanordnung mit einem Kontaktelement in Form einer Schraubenfeder aus einem elektrisch Leitenden Draht. - Hochstromsteckverbinder zum Übertragen von hohen elektrischen Strömen finden beispielsweise in Kraftfahrzeugen mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb Anwendung. Hierbei ist ein Hochstromsteckverbinder mit einem Gehäuse vorgesehen, in den ein Kontaktschwert als Gegensteckverbinder einsteckbar ist. Sowohl das Gehäuse als auch das Kontaktschwert sind aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gefertigt und mit einem entsprechenden Kabel zum Leiten von elektrischem Strom verbunden.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochstromsteckverbinder der o.g. Art hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften auch unter mechanischen Belastungen, wie beispielsweise Vibrationen, zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hochstromsteckverbinder der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
- Bei einem Hochstromsteckverbinder der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kontaktelement als eine Schraubenfeder ausgebildet ist.
- Dies hat den Vorteil, dass bei besonders niedrigem Bauraumbedarf eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen dem Gehäuse und dem Gegensteckverbinder zur Verfügung steht, welche auch bei hoher Belastung mit mechanischen Vibrationen funktionssicher hohe elektrische Ströme überträgt, ohne dass dabei die Kontaktstellen einem nennenswerten Verschleiß, beispielsweise durch Abrieb, unterworfen sind.
- Eine besonders gute Übertragung von hohen elektrischen Strömen erzielt man dadurch, dass der Gegensteckverbinder ein Schwertstecker, Steckerschwert oder Kontaktschwert ist.
- Einen mechanisch besonders einfachen und gleichzeitig funktionssicheren Aufbau erzielt man dadurch, dass die Schraubenfeder derart angeordnet ist, dass eine Mittellängsachse der Schraubenfeder parallel zu einer Geraden ausgerichtet ist.
- Einen einfachen Zusammenbau des Hochstromsteckverbinders erzielt man dadurch, dass zwei, drei, vier oder mehr Schraubenfedern vorgesehen sind, wobei die Mittellängsachsen von zwei, drei, vier oder mehr Schraubenfedern parallel zueinander ausgerichtet sind.
- Eine besonders hohe Anzahl von Kontaktstellen mit entsprechend großer Gesamtkontaktfläche erzielt man dadurch, dass die mindestens eine Schraubenfeder derart angeordnet ist, dass diese das Gehäuse und den Gegensteckverbinder jeweils mit radial äußeren Seiten von Windungen der Schraubenfeder elektrisch und mechanisch kontaktiert.
- Eine Schraubenfeder, welche in radialer Richtung bzw. in Richtung senkrecht zu einer Mittellängsachse der Schraubenfeder elastisch deformierbar ist und dadurch einen entsprechenden Kontaktdruck in radialer Richtung zur Verfügung stellt, erzielt man dadurch, dass eine Mittellängsachse mindestens einer Windung, insbesondere aller Windungen, der Schraubenfeder bezüglich einer Mittellängsachse der Schraubenfeder um einen vorbestimmten Winkel größer Null verkippt ist.
- Eine besonders einfache Montage des Hochstromsteckverbinders erzielt man dadurch, dass in dem Gehäuse in dem Raum zur Aufnahme des Gegensteckverbinders ein Halterungselement aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff zum Halten der mindestens einen Schraubenfeder an einer vorbestimmten Position angeordnet sowie zur Aufnahme des Gegensteckverbinders ausgebildet ist.
- Eine funktionssichere Halterung der Schraubenfeder an einem vorbestimmten Ort mit ggf. definierter Ausrichtung einer beispielsweise im Querschnitt elliptischen Schraubenfeder erzielt man dadurch das Halterungselement für jede Schraubenfeder einen Zapfen mit einem freien Ende aufweist, auf dem jeweils eine Schraubenfeder derart angeordnet ist, dass der Zapfen axial in die Windungen der Schraubenfeder eingreift.
- Eine einfache Montage der Schraubenfedern an dem Halterungselement erzielt man dadurch, dass das Halterungselement zweiteilig ausgebildet ist.
- Eine besonders gut mechanische Fixierung der Schraubenfeder erzielt man dadurch, dass das Halterungselement Ausnehmungen aufweist, wobei mindestens eine Schraubenfeder derart angeordnet ist, dass diese eine Ausnehmung durchgreifend das Gehäuse elektrisch und mechanisch kontaktiert sowie in einen Raum innerhalb des Gehäuses für den Gegensteckverbinder hinein ragt.
- Eine klemmende Fixierung des Gegensteckverbinders in dem Gehäuse, so dass Relativbewegungen des Gegensteckverbinders relativ zum Gehäuse auch bei mechanischer Vibrationsbelastung wirksam vermieden sind, erzielt man dadurch, dass das Halterungselement zwei einander zugewandte Laschen aufweist, die federelastisch auslenkbar sind und deren Abstand kleiner ist als eine Dicke des Gegensteckverbinders.
- Einen besonders guten Kontaktdruck der elektrischen Kontaktierung zwischen Gehäuse und Gegensteckverbinder erzielt man dadurch, dass ein radialer Durchmesser der mindestens einen Schraubenfeder senkrecht zu einer Mittellängsachse der Schraubenfeder größer ist als ein Abstand zwischen dem Gehäuse und in das Gehäuse eingestecktem Gegensteckverbinder.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
- Fig. 1
- eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochstromsteckverbinders in perspektivischer Ansicht,
- Fig. 2
- den Hochstromsteckverbinder gemäß
Fig. 1 in Explosionsdarstellung, - Fig. 3
- den Hochstromsteckverbinder gemäß
Fig. 1 mit eingestecktem Gegensteckverbinder in einer Schnittansicht, - Fig. 4
- den Hochstromsteckverbinder gemäß
Fig. 1 mit eingestecktem Gegensteckverbinder in einer perspektivischen Schnittansicht, - Fig. 5
- den Hochstromsteckverbinder gemäß
Fig. 1 mit eingestecktem Gegensteckverbinder in einer Schnittansicht, - Fig. 6
- ein Halterungselement für den Hochstromsteckverbinder gemäß
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht, - Fig. 7
- das Halterungselement gemäß
Fig. 6 in einer weiteren perspektivischen Darstellung, - Fig. 8
- das Halterungselement gemäß
Fig. 6 mit eingestecktem Gegensteckverbinder in einer weiteren perspektivischen Darstellung, - Fig. 9
- ein Kontaktelement für den Hochstromsteckverbinder gemäß
Fig. 1 in Seitenansicht und - Fig. 10
- das Kontaktelement gemäß
Fig. 9 in Aufsicht. - Die in
Fig. 1 bis 5 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochstromsteckverbinders zum Übertragen von hohen elektrischen Strömen umfasst ein Gehäuse 10 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, welches einen Raum zur Aufnahme eines schwertförmigen Gegensteckverbinders 12 (Fig. 2 und5 ) ausbildet und an einem steckseitigen Ende eine Öffnung 14 zum Einstecken des Gegensteckverbinders 12 aufweist. Das Gehäuse 12 ist an einem dem steckseitigen Ende gegenüber liegenden kabelseitigen Ende 16 zum elektrischen und mechanischen Verbinden mit einem elektrischen Stromkabel (nicht dargestellt) ausgebildet. Auch der Gegensteckverbinder 12 ist zum elektrischen und mechanischen Verbinden mit einem elektrischen Stromkabel (nicht dargestellt) ausgebildet. - In dem Gehäuse 10 bzw. in dem Raum innerhalb des Gehäuses 10 für den Gegensteckverbinder 12 sind vier Kontaktelemente 18 in Form von Schraubenfedern aus einem elektrisch leitenden Werkstoff derart angeordnet und ausgebildet, dass die Schraubenfedern 18 eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Gehäuse 10 und dem in das Gehäuse 10 eingesteckten Gegensteckverbinder 12 herstellen. Eine beispielhafte Ausführungsform der Schraubenfedern 18 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Fig. 9 und 10 näher beschrieben. In denFig. 1 bis 8 sind diese Schraubenfedern 18 aus Gründen einer übersichtlichen und vereinfachten Veranschaulichung lediglich schematisch dargestellt. - Zur fixierten Anordnung der Schraubenfedern 18 in dem Gehäuse 10 an einem vorbestimmten Ort und in einer vorbestimmten Lage relativ zum Gehäuse 10 ist ein Halterungselement 20 vorgesehen. Dieses ist mit den vormontierten Schraubenfedern 18 in die Öffnung 14 des Gehäuses 10 einsteckbar und verrastet im Gehäuse 10. Das Halterungselement 20 umschließt einen Raum zur Aufnahme des Gegensteckverbinders 12. Mit anderen Worten ist das Halterungselement 20 in dem Gehäuse 10 derart angeordnet und ausgebildet, dass der Gegensteckverbinder 12 in das Halterungselement 20 eingesteckt wird, wie insbesondere aus
Fig. 5 ersichtlich. - Das Halterungselement 20 ist zweiteilig aus einem ersten Halterungsteil 22 und einem zweiten Halterungsteil 24 zusammengesetzt. Das erste Halterungsteil 22 weist Zapfen 26 auf, die einstückig mit dem ersten Halterungsteil 22 ausgebildet sind und jeweils ein freies Ende 28 aufweisen. Diese Zapfen 26 dienen zum Halten der Schraubenfedern 18 und sind in Ausnehmungen 30 des Halterungselementes 20 angeordnet. Für die Montage werden die Schraubenfedern 18 über die freien Enden 28 auf die Zapfen 26 aufgesteckt und anschließend werden des erste Halterungsteil 22 und das zweite Halterungsteil 24 zusammengesetzt. Diese vormontierte Einheit aus Halterungsteilen 22, 24 und Schraubenfedern 18 wird dann in die Öffnung 14 des Gehäuses 10 eingeschoben und rastet im Gehäuse 10 ein. Dieser Zustand ist insbesondere aus
Fig. 3 und4 ersichtlich. Hier ist auch ersichtlich, dass die Schraubenfedern 18 mit deren radial äußeren Seiten ihrer Windungen das Gehäuse 10 mechanisch und elektrisch kontaktieren. Weiterhin ragen die Schraubenfedern 18 in den Raum innerhalb des Gehäuses 10 bzw. innerhalb des Halterungselementes 20 hinein, in den der Gegensteckverbinder 12 eingesteckt wird. Der Zustand mit eingestecktem Gegensteckverbinder ist insbesondere ausFig. 5 ersichtlich. Hier ist auch zu erkennen, dass die Schraubenfedern 18 bei eingestecktem Gegensteckverbinder 12 zwischen diesem und einer Innenwandung des Gehäuses 10 eingeklemmt sind. Mit anderen Worten sind die Schraubenfedern 18 in radialer Richtung entgegen einer Federkraft elastisch radial komprimiert. Die sich entsprechend ergebende Rückstellkraft der Schraubenfedern 18 sorgt für einen entsprechenden Kontaktdruck an den Stellen, an denen die Windungen das Gehäuse 10 und den Gegensteckverbinder 12 elektrisch kontaktieren und mechanisch berühren. Dies ist an gegenüberliegenden Außenseiten der Windungen der Schraubenfedern 18 der Fall. Die Vielzahl der Windungen der Schraubenfedern 18 stellt eine entsprechende Vielzahl von Kontaktstellen zwischen den Schraubenfedern 18 und dem Gehäuse 10 einerseits und zwischen den Schraubenfedern 18 und dem Gegensteckverbinder 12 andererseits zur Verfügung. Der Stromfluss über den Hochstromsteckverbinder ist also über eine Vielzahl von einzelnen Windungen der Schraubenfedern 18 verteilt, so dass die einzelnen Windungen der Schraubenfedern 18 jeweils nur einen geringen Anteil des gesamten elektrischen Stromes übertragen müssen. Wie insbesondere ausFig. 3 bis 5 ersichtlich, greifen die Schraubenfedern 18 durch die Ausnehmungen 30 des Halterungselementes 20 hindurch. Mit anderen Worten bilden die Ausnehmungen 30 Kontaktierungsfenster für die elektrische und mechanische Kontaktierung des Gehäuses 10 und der Gegensteckverbinders 12 durch die Schraubenfedern 18 aus. - Wie aus den
Fig. 6 bis 8 hervorgeht, weist das Halterungselement 20 an einem dem steckseitigen Ende des Gehäuses 10 gegenüberliegend angeordneten Ende zwei Laschen 32, 34 auf, die jeweils einstückig mit einem der Halterungsteile 22, 24 ausgebildet und an freien Enden elastisch auslenkbar sind. Ein Abstand der einander zugewandten Laschen 32, 34 ist dabei kleiner als eine Dicke des Gegensteckverbinders 12. Beim Einstecken des Gegensteckverbinders 12 in das Gehäuse 10 und damit in das Halterungselement 20 greift der schwertförmige Gegensteckverbinder 12 durch das Halterungselement 20 hindurch bis zwischen die beiden Laschen 32, 34 hinein. Dadurch werden die Laschen 32, 34 voneinander weg elastisch aufgebogen, so dass auf den Gegensteckverbinder 12 die sich dadurch ergebende, rückstellende Kraft der Laschen 32, 34 einwirkt. Dies führt zu einer entsprechenden Fixierung des Gegensteckverbinders 12 innerhalb des Gehäuses 10 bzw. innerhalb des Halterungselementes 20, die vibrationsdämpfend wirkt. Dadurch ist wirksam sicher gestellt, dass auch bei Einwirkung starker mechanischer Vibrationen auf den Hochstromsteckverbinder mit eingestecktem Gegensteckverbinder die Kontaktstellen zwischen Gegensteckverbinder 12 und Schraubenfedern 18 einerseits sowie zwischen Gehäuse 10 und Schraubenfedern 18 andererseits wirksam zusammen bzw. geschlossen bleiben bzw. kein auch nur kurzzeitiges Öffnen einzelner Kontaktstellen auftritt. Dies hätte nämlich unerwünschten Abrieb einer elektrisch leitenden Beschichtung auf dem Gehäuse 10, den Schraubenfedern 18 und dem Gegensteckverbinder 12 zur Folge und würde ggf. einzelne Teile der Schraubenfedern bzw. einzelne Kontaktstellen zwischen Gegensteckverbinder 12 und Schraubenfedern 18 einerseits sowie zwischen Gehäuse 10 und Schraubenfedern 18 andererseits in unerwünschter Weise mit lokal besonders hohen elektrischen Strömen belasten. Zusätzlich wird diese Vibrationsdämpfung von den Schraubenfedern 18 bzw. von deren rückstellender Kraft in radialer Richtung, d.h. senkrecht zu einer Mittellängsachse der jeweiligen Schraubenfeder 18, unterstützt. - Eine beispielhafte und besonders bevorzugte Ausführungsform der Schraubenfedern 18 ist in
Fig. 9 und 10 dargestellt. Die Schraubenfeder 18 weist Windungen 36 sowie eine Mittellängsachse 38 auf. Jede einzelne Windung 36 weist für sich genommen ebenfalls eine Mittellängsachse 40 auf. Bei einer herkömmlichen Schraubenfeder fluchten die Mittellängsachsen 38 und 40 miteinander. Bei der dargestellten Schraubenfeder sind jedoch die Windungen 36 bezüglich der Mittellängsachse 38 der Schraubenfeder 18 verkippt, so dass sich ein vorbestimmter Winkel 42 zwischen der Mittellängsachse 38 der Schraubenfeder 18 und der Mittellängsachse 40 einer jeweiligen Windung 36 ergibt, wie inFig. 9 dargestellt. In einer anderen Betrachtungsweise führen die verkippten Windungen dazu, dass in einer Ebene senkrecht zur Mittellängsachse 38 der Schraubenfeder 18, wie inFig. 10 dargestellt, die einzelnen Windungen 36 elliptisch ausgebildet sind, d.h. abweichend von einer Kreisform eine große Hauptachse 44 und eine kleine Hauptachse 46 aufweisen. - Durch diese Ausbildung der Schraubenfedern 18 gibt es eine radiale Vorzugsrichtung, in die die Schraubenfedern 18 besonders gut in radialer Richtung elastisch verformbar sind, d.h. hohe Rückstellkräfte bei hohen Auslenkungen ohne plastische Verformung. Dies ist die von der kleinen Halbachse 46 definierte Richtung bzw. eine Richtung entlang einer Geraden im Raum, welche senkrecht zur Mittellängsachse 38 der Schraubenfeder 18 ausgerichtet ist und in einer von den Mittellängsachsen 38 und 40 aufgespannten Ebene liegt. Wie insbesondere aus den
Fig. 3 ,4 und5 ersichtlich, sind die Zapfen 26 im Querschnitt elliptisch ausgebildet, wobei die kleine Halbachse dieser elliptischen Ausbildung der Zapfen 26 senkrecht zu einer Einsteckrichtung für den Gegensteckverbinders 12 ausgerichtet ist. Dies stellt sicher, dass die auf die Zapfen 26 aufgesteckten Schraubenfedern 18 mit verkippten Windungen 36, wie inFig. 9 und 10 dargestellt, in eben der gleichen Ausrichtung im Gehäuse 10 angeordnet sind, d.h. mit der kleinen Halbachse 46 senkrecht zur Einsteckrichtung des Gegensteckverbinders 12 bzw. senkrecht zur einer Längsachse des Hochstromsteckverbinders. Auf diese Weise ist die kleine Halbachse 46 der Schraubenfedern 18 genau in diejenige Richtung ausgerichtet, in die der Kontaktdruck für die Kontaktstellen der Schraubenfeder 18 bzw. deren Windungen 36 an dem Gehäuse 10 und an dem Gegensteckverbinder 12 aufzubringen ist. - Der Ausdruck "hohe Ströme" bzw. "hohe Stromstärken" bezeichnet hier elektrische Ströme mit einer Stromstärke von 100 A, 200 A, 300 A, 400 A oder mehr.
Claims (10)
- Hochstromsteckverbinder zum Übertragen von elektrischen Strömen mit einem Gehäuse (10) aus elektrisch leitendem Werkstoff, welches zum mechanischen und elektrischen Verbinden mit einem Kabel ausgebildet ist, mindestens eine offene Seite (14) zum Einstecken eines Gegensteckverbinders (12) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff aufweist sowie einen Raum zur Aufnahme des Gegensteckverbinders (12) ausbildet, und mit mindestens einem Kontaktelement (18), welches an dem Gehäuse (10) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es einen elektrischen Kontakt mit Kontaktfläche und Kontaktdruck zwischen dem Gehäuse (10) und einem in das Gehäuse (10) eingesteckten Gegensteckverbinder (12) herstellt, wobei das Kontaktelement (18) als eine Schraubenfeder ausgebildet ist,
wobei in dem Gehäuse (10) in dem Raum zur Aufnahme des Gegensteckverbinders (12) ein Halterungselement (20) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff zum Halten der mindestens einen Schraubenfeder (18) an einer vorbestimmten Position angeordnet sowie zur Aufnahme des Gegensteckverbinders (12) ausgebildet ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Halterungselement (20) für jede Schraubenfeder (18) einen Zapfen (26) mit einem freien Ende (28) aufweist, auf dem jeweils eine Schraubenfeder (18) derart angeordnet ist, dass der Zapfen (26) axial in die Windungen (36) der Schraubenfeder eingreift. - Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegensteckverbinder (12) ein Schwertstecker, Steckerschwert oder Kontaktschwert ist.
- Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (18) derart angeordnet ist, dass eine Mittellängsachse (38) der Schraubenfeder (18) parallel zu einer Geraden ausgerichtet ist.
- Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei, vier oder mehr Schraubenfedern (18) vorgesehen sind, wobei die Mittellängsachsen (38) von zwei, drei, vier oder mehr Schraubenfedern parallel zueinander ausgerichtet sind.
- Hochstromsteckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schraubenfeder (18) derart angeordnet ist, dass diese das Gehäuse (10) und den Gegensteckverbinder (12) mit radial äußeren Seiten von Windungen (36) der Schraubenfeder (18) elektrisch und mechanisch kontaktiert.
- Hochstromsteckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittellängsachse (40) mindestens einer Windung (36), insbesondere aller Windungen (36), der Schraubenfeder (18) bezüglich einer Mittellängsachse (38) der Schraubenfeder (18) um einen vorbestimmten Winkel (42) größer Null verkippt ist.
- Hochstromsteckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (20) zweiteilig (22, 24) ausgebildet ist.
- Hochstromsteckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (20) Ausnehmungen (30) aufweist, wobei mindestens eine Schraubenfeder (18) derart angeordnet ist, dass diese eine Ausnehmung (30) durchgreifend das Gehäuse (10) elektrisch und mechanisch kontaktiert sowie in einen Raum innerhalb des Gehäuses (10) für den Gegensteckverbinder (12) hinein ragt.
- Hochstromsteckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (20) zwei einander zugewandte Laschen (32, 34) aufweist, die federelastisch auslenkbar sind und deren Abstand kleiner ist als eine Dicke des Gegensteckverbinders (12).
- Hochstromsteckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Durchmesser der mindestens einen Schraubenfeder (18) senkrecht zu einer Mittellängsachse (38) der Schraubenfeder (18) größer ist als ein Abstand zwischen dem Gehäuse (10) und in das Gehäuse (10) eingestecktem Gegensteckverbinder (12).
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