EP2999059A1

EP2999059A1 - Hochstromwinkelsteckverbinder

Info

Publication number: EP2999059A1
Application number: EP14184952.1A
Authority: EP
Inventors: Rainer Matterne; Michael Berndt; Thomas Posovszky
Original assignee: Apparatebau Kirchheim Teck GmbH
Current assignee: Apparatebau Kirchheim Teck GmbH
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-03-23

Abstract

Für eine Hochstromsteckverbindung bis zu einigen 100 Ampere schlägt die Erfindung einen Winkelsteckverbinder (1) mit querstehenden Kontaktstiften (19) vor. Zum Lösen sieht die Erfindung eine Wippe (23) vor, die Verbinderteile (2, 3) des Winkelsteckverbinders (1) auseinanderdrückt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochstromwinkelsteckverbinder mit zwei zusammensteckbaren und voneinander lösbaren Verbinderteilen, die beide mindestens einen elektrischen Kontakt aufweisen, die beim Zusammenstecken der beiden Verbinderteile in elektrisch leitenden Kontakt miteinander kommen. Jedes Verbinderteil weist mindestens so viele elektrische Kontakte auf, wie zwei Kabel, die mit dem Winkelsteckverbinder verbunden werden sollen, Adern aufweisen.
Mit Hochstrom ist ein Strom von 100 Ampere, einigen 100 Ampere und mehr je Ader bzw. je Kontaktpaar bzw. in mindestens einer Ader bzw. einem Kontaktpaar gemeint.
Mit Winkelsteckverbinder ist ein Steckverbinder gemeint, dessen Steckrichtung beim Zusammenstecken der beiden Verbinderteile quer oder zumindest ungefähr quer zu Kabeln ist, die an den Verbinderteilen angebracht sind.
Winkelstecker sind an sich bekannt, beispielsweise Schutz-Kontaktstecker für Netzspannung oder Telefonstecker.
Aus dem französischen Patent FR 2 803 111 ist ein vielpoliger elektrischer Miniatur-Geradstecker mit zwei in Kabelrichtung zusammensteckbaren Verbinderteilen bekannt, von denen einer eine Vielzahl elektrisch leitender Lamellen und der andere eine gleiche Anzahl elektrisch leitender Lamellensteckaufnahmen als elektrische Kontakte aufweisen. Der bekannte Miniatur-Geradstecker eignet sich nicht für hohe Ströme. Eines der Verbinderteile des Steckers weist auf beiden Flachseiten je zwei miteinander kämmende Halbzahnräder auf, wobei von jeweils einem der Zahnräder ein Hebel zum Schwenken starr absteht. Jedes Zahnrad weist einen bogenförmigen und an einem Ende offenen Schlitz auf, dessen Abstand von Achsen der Zahnräder vom offenen zu einem geschlossenen Ende abnimmt. Werden die Verbinderteile von Hand lose zusammengesteckt, gelangen Stifte auf den Flachseiten des anderen Verbinderteils in die offenen Ende der bogenförmigen Schlitze der Zahnräder, so dass durch Schwenken der Zahnräder mit dem Hebel aufgrund der sich den Achsen der Zahnräder nähernden Schlitze in den Zahnräder die beiden Verbinderteile zusammengezogen und bei entgegengesetzter Schwenkrichtung zum Lösen der beiden Verbinderteile voneinander abgedrückt werden.
Einen vergleichbaren Stand der Technik offenbart das deutsche Patent DE 10 2010 006 742 B4 , wobei nicht klar ist, ob es sich um einen Elektrosteckverbinder handelt.
Eine Voraussetzung für einen Hochstrom-Steckverbinder ist ein niedriger elektrischer Widerstand um eine Erwärmung zu vermeiden oder gering zu halten. Eine Voraussetzung für einen niedrigen elektrischen Widerstand ist eine hohe Kontaktkraft, womit eine Kraft gemeint ist, mit der zugeordnete elektrische Kontakte der beiden Verbinderteile des Steckverbinders aneinander anliegen, wenn die Verbinderteile zusammengesteckt sind. Eine hohe Kontaktkraft erfordert eine hohe Kraft beim Zusammenstecken und Lösen der beiden Verbinderteile insbesondere bei mehrpoligen Steckverbindern.
Aufgabe der Erfindung ist einen Hochstromwinkelsteckverbinder vorzuschlagen, der auch bei einer mehrpoligen Ausbildung und großer Kontaktkraft gut von Hand lösbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Der erfindungsgemäße Hochstromwinkelsteckverbinder weist zwei zusammensteckbare und voneinander lösbare Verbinderteile auf, die beide einen oder mehrere elektrische Kontakte aufweisen, die einander paarweise zugeordnet sind. Die einander zugeordneten elektrisch leitenden Kontakte der beiden Verbinderteile stehen in elektrisch leitendem Kontakt miteinander, wenn die beiden Verbinderteile des Winkelsteckverbinders zusammengesteckt sind. Jeder elektrisch leitende Kontakt ist mit einer Ader eines Kabels verbindbar, wobei die Kabel an beiden Verbinderteilen rechtwinklig oder ungefähr rechtwinklig zu einer Steckrichtung der Verbinderteile an den Verbinderteilen angeordnet sind. Des Weiteren weist der erfindungsgemäße Hochstromwinkelsteckverbinder eine Trennvorrichtung auf, mit der die zusammengesteckten Verbinderteile voneinander lösbar, insbesondere voneinander abdrückbar sind.
Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Hochstrom Steckverbinders als Winkelsteckverbinder hat erstens den Vorteil, dass eine Zugkraft, die auf zwei Kabel ausgeübt wird, die mit dem Winkelsteckverbinder verbunden sind, nicht in der Steckrichtung sondern rechtwinklig zu ihr wirkt und deswegen den Hochstromwinkelsteckverbinder nicht auseinanderzieht. Zweiter Vorteil der Ausbildung als Winkelsteckverbinder ist, dass kein Kabel von einander in einer Zusammensteckrichtung abgewandten Seiten der Verbinderteile abstehen, so dass diese Seiten der Verbinderteile freigehalten und zum Zusammendrücken der Verbinderteile beim Zusammenstecken genutzt werden können. Das erleichtert ein Ausüben einer großen Zusammensteckkraft beim Zusammenstecken von Hand. Die Trennvorrichtung ermöglicht oder jedenfalls erleichtert das Lösen der zusammengesteckten Verbinderteile voneinander auch bei hoher Kontaktkraft und mehrpoliger Ausführung des erfindungsgemäßen Hochstromwinkelsteckverbinders mit einer der Polzahl entsprechenden Anzahl elektrisch leitender Kontakte in jedem Verbinderteil.
Eine Möglichkeit einer Trennvorrichtung ist ein Keil, der verschiebbar an einem der beiden Verbinderteile geführt ist und beim Verschieben das andere Verbinderteil abdrückt. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Schwenkhebel vor, der sich schwenkbar an einem Verbinderteil abstützt, beispielsweise schwenkbar an dem einen Verbinderteil gelagert ist, und der sich von Hand schwenken lässt und dabei das andere Verbinderteil von dem einen Verbinderteil abdrückt. Der Schwenkhebel ist eine einfache und preisgünstige Möglichkeit, um die beiden zusammengesteckten Verbinderteile zum Lösen auseinander zu drücken und er ermöglicht eine Kraftübersetzung.
Bei einem mehrpoligen Winkelsteckverbinder mit mindestens zwei elektrisch leitenden Kontakten in jedem Verbinderteil sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, die Trennvorrichtung zwischen zwei elektrischen Kontakten anzuordnen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine platzsparende Anordnung der Trennvorrichtung in einem der beiden Verbinderteile und eine Anordnung der Trennvorrichtung so, dass sie hinsichtlich einer Abdrückkraft symmetrisch angreift und beim Auseinanderdrücken der beiden Verbinderteile kein oder ein nur kleines Kippmoment verursacht, um ein Verkanten oder eine Vergrößerung der zum Lösen der beiden Verbinderteile erforderlichen Abdrückkraft zu vermeiden oder jedenfalls klein zu halten.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine lösbare Sicherungseinrichtung vor, die die beiden zusammengesteckten Verbinderteile gegen Lösen sichert. Zum Lösen der Verbinderteile lässt sich die Sicherungseinrichtung lösen, d.h. außer Eingriff von einem der beiden Verbinderteile bringen. Am anderen Verbinderteil kann die Sicherungseinrichtung unlösbar sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass von einander zugeordneten elektrisch leitenden Kontakten ein Kontakt ein Einsteckloch zum Einstecken des zugeordneten anderen elektrisch leitenden Kontakts aufweist, den es bei zusammengesteckten Verbinderteilen mit Abstand umgreift, so dass ein Ringspalt zwischen den beiden zugeordneten elektrisch leitenden Kontakten besteht. In dem Ringspalt ist eine radial federnde elektrisch leitende Ringfeder angeordnet, die als offener oder als geschlossener Ring ausgeführt sein kann. Die Ringfeder muss nicht kreisförmig sein. Bei zusammengesteckten Verbinderteilen liegt die Ringfeder sowohl innen in dem Einsteckloch des einen Kontakts als auch außen an dem zugeordneten Kontakt an, der sich bei zusammengesteckten Verbinderteilen in dem Einsteckloch befindet. Die im Ringspalt zwischen den beiden Kontakten angeordnete und radial federnde Ringfeder, die an beiden Kontakten anliegt, verbindet die beiden zugeordneten Kontakte elektrisch leitend. Die Ringfeder ermöglicht eine große Kontaktkraft und einen niedrigen elektrischen Widerstand.
Eine Weiterbildung sieht mehrere elektrisch leitende Ringfedern im Einsteckloch eines oder vorzugsweise aller Kontaktpaare des erfindungsgemäßen Winkelsteckverbinders vor. Entsprechend der Anzahl der Ringfedern in einem Kotaktpaar verringert sich dessen elektrischer Widerstand.
Eine weitere Verbesserung der Kontaktierung erreicht eine Ausgestaltung der Erfindung durch nach innen und/oder nach außen abstehende Kontaktstellen der Ringfeder, die bei zusammengesteckten Verbinderteilen innen und/oder außen an den elektrisch leitenden Kontakten anliegen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: einen Hochstromwinkelsteckverbinder gemäß der Erfindung in einem nicht zusammengesteckten Zustand in perspektivischer Darstellung;
Figur 2: den Winkelsteckverbinder aus Figur 1 in Seitenansicht in zusammengestecktem Zustand; und
Figur 3: einen Schnitt in einer Längsmittelebene des Winkelsteckverbinders aus Figur 1 in zusammengestecktem Zustand.

Der in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Hochstromwinkelsteckverbinder 1 weist zwei zusammensteckbare und voneinander lösbare Verbinderteile 2, 3 auf, die jeweils ein flaches, quaderförmiges Gehäuse 4, 5 aus Kunststoff, d.h. aus einem elektrisch isolierenden Material aufweisen. Beide Gehäuse 4, 5 weisen je drei zueinander und zu einer Längsmittelebene parallele Hohlräume auf, die Aufnahmekammern 6, 7 für elektrisch leitende Kontakte 8, 9 bilden (vgl. Figur 3). Mittlere Aufnahmeräume 6, 7 befinden sich in der Längsmittelebene der Gehäuse 4, 5. Bei zusammengesteckten Verbinderteilen 2, 3 fluchten die Aufnahmeräume 6, 7 nahezu. Die Anzahl von drei Aufnahmeräumen 6, 7 und Kontakten 8, 9 in jedem Gehäuse 4, 5 gilt für einen dreipoligen Hochstromwinkelsteckverbinder 1, der zum Verbinden zweier nicht dargestellter dreiadriger Kabel vorgesehen ist. Grundsätzlich ist eine beliebige Polzahl beginnend mit einem einpoligen Hochstromwinkelsteckverbinder möglich (nicht dargestellt). Die Verbinderteile 2, 3 können auch als Kupplung und Stecker aufgefasst werden.
Die elektrisch leitenden Kontakte 8 des einen Verbinderteils 2 weisen einen zylinderrohrförmigen Anschlussabschnitt 10 zu einer elektrisch leitenden Befestigung eines abisolierten Endes einer Ader des nicht dargestellten Kabels auf. Die Ader wird beispielsweise durch Quetschen oder Löten mechanisch und elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Kontakt 8 verbunden. Ein angebrachtes Kabel schließt sich in Längsrichtung der Kontakte 8 an das Verbinderteil 2 an. Koaxial zum Anschlussabschnitt 10 weisen die elektrisch leitenden Kontakte 8 einen halbzylinderförmigen Kontaktabschnitt 11 auf, der mit einem durchmessergestuften Einsteckloch 12 quer zum Kontakt 8 versehen ist. Im Einsteckloch 12 ist ein Satz von beispielsweise zehn als Stapel angeordneten Ringfedern 13 angeordnet, die an einer Ringstufe des Einstecklochs 12 anliegen und von einem Sicherungsring 14 im Einsteckloch 12 gehalten werden. Die Ringfedern 13 sind an einer Stelle ihres Umfangs offene, radial federnde Kreisringe aus einem Metall oder einem anderen elektrisch leitenden Werkstoff. Sie weisen innen und in Umfangsrichtung versetzt außen abstehende Kontaktstellen 15 auf, wobei die nach außen abstehenden Kontaktstellen 15 im Einsteckloch 12 des Kontakts 8 anliegen. Das Gehäuse 4 des einen Verbinderteils 2 weist Löcher 25 die mit den Einstecklöchern 12 der Kontakte 8 fluchten, zum Durchstecken noch zu erläuternder Kontaktstifte 19 des anderen Verbinderteils 3 auf.
Die elektrisch leitenden Kontakte 9 des anderen Verbinderteils 3 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet, sie weisen ebenfalls einen zylinderrohrförmigen Anschlussabschnitt 16 zu einem elektrisch leitenden Anschluss eines abisolierten Endes einer Ader eines nicht dargestellten Kabels und einen mit dem Anschlussabschnitt 16 fluchtenden, halbzylinderförmigen Kontaktabschnitt 17 auf, der mit einem Querloch 18 versehen ist (vgl. Figur 3). In zusammengestecktem Zustand des Winkelsteckverbinders 1 sind Flachseiten der halbzylinderförmigen Kontaktabschnitte 11, 17 der elektrisch leitenden Kontakte 2, 4 einander zugewandt. In das Querloch 18 des Kontakts 9 des anderen Verbinderteils 3 ist ein zylindrischer Kontaktstift 19 aus Metall oder einem anderen elektrisch leitenden Material eingepresst. Die Kontaktstifte 19 der Kontakte 9 des anderen Verbinderteils 3 sind radial zum Kontakt 9 und somit quer zum Gehäuse 5, dem Verbinderteil 3 bzw. dem Hochstromwinkelsteckverbinder 1 angeordnet.
Beim Zusammenstecken der beiden Verbinderteile 2, 3 werden die Kontaktstifte 19 in die Ringfedern 13 in den Einstecklöchern 12 der Kontakte 8 des einen Verbinderteils 2 gesteckt, so dass die nach innen abstehenden Kontaktstellen 15 der Ringfedern 13 an den Kontaktstiften 19 anliegen und die Ringfedern 13 die Kontaktstifte 19 und damit die elektrisch leitenden Kontakte 9 des anderen Verbinderteils 3 mit den zugeordneten elektrisch leitenden Kontakten 8 des einen Verbinderteils 2 elektrisch leitend verbinden. Durch die Verwendung mehrerer, im Ausführungsbeispiel zehn Ringfedern 13 für jedes Kontaktpaar 8, 9 verringert sich ein elektrischer Widerstand und erhöht sich zugleich eine Steckkraft.
Eine Steckrichtung beim Zusammenstecken ist quer zu den Verbinderteilen 2, 3 und zu den sich anschließenden, nicht gezeichneten Kabeln, weswegen der erfindungsgemäße Hochstromwinkelsteckverbinder als Winkelsteckverbinder 1 bezeichnet wird. Ein Zug an den angeschlossenen Kabeln beansprucht den Hochstromwinkelsteckverbinder quer zur Steckrichtung und damit nicht im Sinne eines Lösens. Einander abgewandte Flachseiten der Verbinderteile 2, 3 und ihrer Gehäuse 4, 5 liegen frei, so dass zum Zusammenstecken eine große Kraft von Hand ausgeübt werden kann ohne dass beispielsweise ein verbundenes Kabel störend im Weg ist. Durch die zehn (es können auch mehr oder weniger sein) Ringfedern 13 eignet sich der erfindungsgemäße Hochstromwinkelsteckverbinder 1 für Ströme von 100 Ampere bzw. einigen 100 Ampere und mehr, das Ausführungsbeispiel ist für Ströme bis 400 Ampere für jedes Kontaktpaar 8, 9 ausgelegt. Durch eine größere Anzahl Ringfedern und/oder eine größere Federkraft der Ringfedern 13 und damit eine größere Kontaktkraft lässt sich die Stromfestigkeit erhöhen. Wegen der möglichen hohen Ströme wird der erfindungsgemäße Winkelsteckverbinder 1 als Hochstromwinkelsteckverbinder 1 bezeichnet.
Zwischen den Kontaktstiften 19 weist das Gehäuse 5 des anderen Verbinderteils 3 Trennstege 20 auf, die beim Zusammenstecken der Verbinderteile 2, 3 in Schlitze 21 zwischen den Kontakten 8 des Gehäuses 4 des einen Verbinderteils 2 gelangen. Die Trennstege 20 und die Schlitze 21 verlaufen parallel zur Längsmittelebene der Verbinderteile 2, 3 des Hochstromwinkelsteckverbinders 1. In den Schlitzen 21 sind Schwenkhebel 22 einer Wippe 23 angeordnet, die außerhalb des Gehäuses 4 des einen Verbinderteils 2 durch ein bügelförmiges Joch 24 einstückig miteinander sind. Die Wippe 23 bzw. ihre Schwenkhebel 22 sind in den Schlitzen 21 des Gehäuses 4 des einen Verbinderteils 2 schwenkbar gelagert (vgl. Figur 2). Freie, dem Joch 24 ferne Enden der Schwenkhebel 22 befinden sich ungefähr in einer geraden Linie mit den Einstecklöchern 12 der Kontakte 8. Zum Lösen der zusammengesteckten Verbinderteile 2, 3 wird das Joch 24 der Wippe 23 niedergedrückt, wodurch die dem Joch 24 fernen, freien Enden der Schwenkhebel 22 entgegen der Steckrichtung der Verbinderteile 2, 3 gegen die Trennstege 20 des Gehäuses 5 des anderen Verbinderteils 3 zwischen den Kontaktstiften 19 drücken und dadurch das andere Verbinderteil 3 vom einen Verbinderteil 2 abdrücken und die Verbinderteile 2, 3 auseinanderdrücken, wodurch die Verbinderteile 2, 3 voneinander gelöst werden. Die Wippe 23 mit den Schwenkhebeln 22 ermöglicht ein einfaches Lösen der zusammengesteckten Verbinderteile 2, 3 von Hand auch bei hohen Kontaktkräften, die der Hochstromwinkelsteckverbinder 1 erfordert und die eine entsprechend große Klemmkraft verursachen. Die Wippe 23 mit den Schwenkhebeln 22 kann auch als Trennvorrichtung 26 des erfindungsgemäßen Winkelsteckverbinders 1 aufgefasst werden.
Der Hochstromwinkelsteckverbinder 1 weist einen Sicherungsbügel 27 auf, der in Seitenansicht hakenförmig und der schwenkbar an beiden Seiten des Gehäuses 4 angebracht ist. Sind die Verbinderteile 2, 3 zusammengesteckt, lässt sich der Sicherungsbügel 27 so verschwenken, dass er Widerlager 28 an Seiten des Gehäuses 5 des anderen Verbinderteils 3 übergreift und gegen das eine Verbinderteil 2 spannt. Der Sicherungsbügel 27 wirkt in einer Ebene mit den Kontaktstiften 19, er spannt die zusammengesteckten Verbinderteile 2, 3 zusammen und verhindert ein Lösen. Der Sicherungsbügel 27 kann allgemein auch als Sicherungseinrichtung aufgefasst werden.

Claims

Hochstromwinkelsteckverbinder (1) mit zwei zusammensteckbaren und voneinander lösbaren Verbinderteilen (2, 3), die beide mindestens einen elektrisch leitenden Kontakt (8, 9) aufweisen, die jeder mit einer Ader eines Kabels verbindbar sind und die bei zusammengesteckten Verbinderteilen (2, 3) in elektrisch leitendem Kontakt miteinander sind, wobei die Kabel rechtwinklig zu einer Steckrichtung der Verbinderteile (2, 3) an den Verbinderteilen (2, 3) angeordnet sind, und mit einer Trennvorrichtung (26), mit der die zusammengesteckten Verbinderteile (2, 3) von einander lösbar sind.
Hochstromwinkelsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (26) die beiden Verbinderteile (2, 3) voneinander abdrückt.
Hochstromwinkelsteckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (26) einen Schwenkhebel (22) aufweist, der sich schwenkbar an einem Verbinderteil (2) abstützt und bei einem Schwenken das andere Verbinderteil (3) von dem einen Verbinderteil (2) abdrückt.
Hochstromwinkelsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbinderteile (2, 3) mindestens zwei elektrisch leitende Kontakte (8, 9) aufweisen und die Trennvorrichtung (26) zwischen zwei elektrisch leitenden Kontakten (8, 9) angeordnet ist.
Hochstromwinkelsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelsteckverbinder (1) eine lösbare Sicherungseinrichtung (27) aufweist, die die beiden zusammengesteckten Verbinderteile (2, 3) gegen Lösen sichert.
Hochstromwinkelsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch leitender Kontakt (8) eines Verbinderteils (2) ein Einsteckloch (12) aufweist, in dem sich bei zusammengesteckten Verbinderteilen (2, 3) ein zugeordneter elektrisch leitender Kontakt (9, 19) des anderen Verbinderteils (3) befindet, wobei ein Ringspalt in dem Einsteckloch (12) um den elektrisch leitenden Kontakt (9, 19) des anderen Verbinderteils (3) besteht, in dem eine radial federnde elektrisch leitende Ringfeder (13) angeordnet ist, die elektrisch leitend an den elektrisch leitenden Kontakten (8, 9, 19) der beiden Verbinderteile (2, 3) anliegt.
Hochstromwinkelsteckverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektrisch leitende Ringfedern (13) hintereinander in dem Ringspalt zwischen den beiden elektrisch leitenden Kontakten (8, 9, 19) angeordnet sind.
Hochstromwinkelsteckverbinder nach Anspruch 6, oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder (13) nach innen und/oder außen abstehende Kontaktstellen (15) aufweist, die innen und/oder außen an den elektrisch leitenden Kontakten (8, 9, 19) anliegen.