EP3586405A1 - Steckverbinder, insbesondere für eine hochstromanwendung - Google Patents

Steckverbinder, insbesondere für eine hochstromanwendung

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EP3586405A1
EP3586405A1 EP18707896.9A EP18707896A EP3586405A1 EP 3586405 A1 EP3586405 A1 EP 3586405A1 EP 18707896 A EP18707896 A EP 18707896A EP 3586405 A1 EP3586405 A1 EP 3586405A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
contact element
connector
plug contact
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18707896.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andrea DENZINGER
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Molex LLC
Original Assignee
FCT Electronic GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by FCT Electronic GmbH filed Critical FCT Electronic GmbH
Publication of EP3586405A1 publication Critical patent/EP3586405A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/521—Sealing between contact members and housing, e.g. sealing insert
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    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581—Shield structure
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    • H01R4/10—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation
    • H01R4/18—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping
    • H01R4/183—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section
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    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5219—Sealing means between coupling parts, e.g. interfacial seal

Definitions

  • the present invention relates to a connector, in particular for a high-current application.
  • equipotential bonding is required for electrical machines, such as welding or cutting machines, which are operated with high current.
  • the electrical cable for equipotential bonding should be designed for currents up to at least 40A. This means that the electrical line must have a continuous cross-sectional area of at least 10 mm 2 . This applies to both the wire of the electrical line and the plug contact.
  • electrical machines are separated by housings or walls of such humid areas, with cables passing through the corresponding housing walls or walls. On such housings plug-in elements are often arranged, in which a connector can be inserted in order to allow an electrical connection from outside the housing into the housing.
  • the connector should be waterproof and dustproof (IP66, DIN 40050 and IEC 529).
  • a high-current connector which has a housing in which a plug contact element is arranged.
  • the plug contact element is formed with a sleeve-shaped crimp connection to which a cable can be electrically and mechanically connected to the plug contact element.
  • On the case is a Sealing ring arranged on the front side, so that the housing is sealed against a housing of the mating connector when plugged into a mating connector.
  • a high-current plug-in contact which has an electrically conductive plug contact element and an electrically insulating housing.
  • the housing is sealed from its surroundings to prevent ingress of liquids and dust.
  • the seal may be formed by the protective housing itself by the protective housing is formed of a material that can connect to an outer jacket insulation of a line of the high-current plug-in contact.
  • the connection can be made for example by merging.
  • Other connectors for high current applications go for example from the
  • the connector assembly comprises an electrically conductive plug contact element which is formed from a contact connection pin and a contact element connectable therewith.
  • the plug-in contact element can be arranged in a passage opening of a contact carrier.
  • the connection bolt has a connection region, which can be designed as a crimp connection.
  • a threaded bore is provided into which a threaded portion of the contact element is screwed after the terminal bolt is arranged in the contact carrier.
  • the connecting bolt can be provided at its forward end in the plugging direction with a radially circumferential annular groove (variant A), with a flanging region (variant B) or with latching elements (variant C).
  • variant A a ring can be introduced from a front side of the contact carrier into the passage opening and is pressed over the front side of a connecting region of the connecting bolt into the annular groove. Since the connecting bolt has a circumferential latching edge, which abuts against a corresponding edge of the contact carrier, the connecting bolt is fixed by means of the ring or fixed against displacement in or against the plugging direction in the contact carrier.
  • a radially encircling flanging edge is provided, which is crimped after the introduction of the connecting bolt into the contact carrier and in this way the connecting bolt in Kon- fixed in place.
  • latching elements are provided which engage or snap into place at the same edge in the contact carrier, in that the ring is also arranged in the region thereof or the beading is carried out.
  • groove-shaped slots are introduced, wherein a part of a central portion of the connecting bolt engages in these slots, so that an anti-rotation is formed.
  • the contact elements are sealed by means of corresponding sealing rings relative to the contact carrier.
  • the sealing element abuts against another radially encircling edge formed in the passage opening and at the front in the insertion direction.
  • the gasket should serve both for sealing the connection area between the contact element and the connection pin and for mechanical fixing of the contact element, wherein nevertheless a limited movement of the contact elements transversely to the longitudinal axis is executable because after applying the seal on the contact elements, the contact element still relatively to the contact carrier must be movable to screw the contact element or a corresponding threaded pin of the contact element in the terminal bolt.
  • This contact element comprises a connection section, a socket section and an annular latching element.
  • the connecting element is connected to the bushing section by crimping, wherein in the region between the connecting element and the contact element, the annular latching element is provided with corresponding latching lugs in order to fix the contact element in a plug housing.
  • EP 2 362 499 AI discloses a connector for a charging cable is disclosed, which is to be used in particular in the field of electromobility maschine.
  • This connector may have a one-piece designed contact element, wherein a jacket wall of this contact element is sealed by means of a corresponding sealing element with respect to an insulating body of the plug-in element.
  • the contact element may have a crimp connection for connection to a cable.
  • high current connectors there are already various high current connectors that may also have seals to be sealed from entry of moisture. In most of the known high current connectors, only the end faces of the mated connectors are sealed.
  • the housing of the connector is also sealed against the sheath of the conduit by the housing is fused with the sheath of the conduit.
  • the inventors of the present invention have recognized that the sealing of the end faces of the connector is often not sufficient, since moisture can also pass along the line and a connector contact element located in the connector.
  • a sealing of the line by fusing with the housing is very complex. Such a fusion of the housing with the sheath does not allow easy mounting of such a connector to the line.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a connector for a high-current application, which is easy to install.
  • Another object of the present invention is to provide a connector for a high-current application, which allows in the long term a reliable, dust and moisture-tight connector.
  • a connector for a high current application comprises an electrically conductive plug contact element and an electrically insulating housing.
  • the housing is formed with at least one plug-in contact element receiving through opening for receiving the plug-in contact element.
  • the plug-in contact element accommodates the plug-in contact element at least in regions.
  • a seal is provided in the region in which the plug contact element receptacle surrounds the plug contact element, so that the seal seals the plug contact element receptacle relative to the plug contact element.
  • the plug-in contact element has a crimping section for producing an electrical and mechanical connection to a cable, wherein the plug-in contact element is formed from a crimping element and a plug-in element which are connected to one another by means of a press fit.
  • the plug-in contact element according to the present invention is formed in two parts from the crimping element and the plug-in element.
  • the crimp element can have a cylindrical recess into which a cylindrical section of the plug element is introduced. The cylindrical recess of the crimping element and the cylindrical portion of the plug element are then connected to one another via the press fit.
  • cylindrical portion (shaft) may also be formed on the crimping element and the cylindrical recess (bore) on the plug-in element.
  • an interference fit or an interference fit is understood to mean a fit in which a maximum dimension of the diameter of the cylindrical recess or bore is in any case smaller than a minimum dimension of the diameter of the cylindrical portion of the shaft.
  • Such a press fit between the crimping element and plug-in element is executed or generated before the plug-in contact element is introduced into the insulating body of the housing.
  • it is provided to introduce the plug-in contact element in the insertion direction from behind into the housing.
  • 10 2005 037 789 AI provided to first introduce a connecting bolt from behind in the insertion direction in a through hole of a contact carrier and then introduce the terminal bolt from the front against the insertion direction in one of the through holes of the contact carrier and then screwed to the terminal bolt by means of a threaded connection.
  • the seal for sealing the plug contact element with respect to the insulating body in the region of a crimping portion and in the insertion direction is arranged behind the locking elements.
  • the gasket is loaded only once for a short time in the axial direction during insertion from the rear in the insertion direction of the crimp section into the insulating body. There is no risk of twisting or damage to the seal.
  • a connection between the crimp element by means of a press fit, for example via a cylindrical recess and a cylindrical section, is therefore particularly advantageous since the production effort is lower and a reliable sealing effect is ensured.
  • the assembly of the connector takes place by the plug-in contact element, on which the seal is arranged, is clamped to a wire of a cable and then plugged into the Steckkon- contact recording. Internal tests were carried out in which a soldering section was used instead of a crimping section to solder the wires of the cables to the plug-in contact element. When crimping a crimping pliers is used, which takes up considerable space. Soldering requires less space, so that in the case of a multi-pin connector, multiple cores can simply be connected to a plurality of plug-in contact elements.
  • the strand or the line which is connected to the plug-in contact element can be designed as a high current contact 40 A with a cross-section of at least 10 mm 2 . If you were to solder such a large cross-section with the contact element and the plastic parts of the housing due to the high heat input and, if necessary. Also the seal would be damaged.
  • the crimping for connecting the plug contact element can be performed with a wire of a cable outside of the electrically insulated housing and then the fixed to the cable plug contact element is inserted into the plug contact element receptacle, there is enough space available to a crimping pliers on the crimping section to set the plug contact element. Even if the connector is formed Mopolig with multiple plug-in contact elements, the individual plug-in contact elements can be successively connected by crimping each with a wire of one or more cables and plugged into the respective plug contact element receptacle. This ensures that the seal is not damaged and the plug contact element receptacle is properly sealed. Nevertheless, instead of a crimping section, a corresponding soldering section may also be provided in order to connect a cable to the plug-in contact element.
  • the connector may also have a plurality of plug contact element receptacles.
  • each plug-in contact element receptacle is then arranged in each case a plug contact element, wherein in each case a seal for sealing the plug contact element receptacle is provided relative to the respective plug contact element.
  • the individual plug-in contact elements are designed according to the above statements.
  • the seal is preferably an O-ring.
  • the housing has a plug-in surface.
  • the connector can be plugged together with a mating connector.
  • the mating surface of the connector points in the direction of the mating connector.
  • a circumferential plug seal which rests in the inserted state on a corresponding counter surface.
  • the mating surface may be a mating surface of the mating connector.
  • the mating surface may also be a wall of a housing to which the mating connector is attached.
  • the plug contact element and the corresponding plug contact element receptacle are formed with a positive connection, so that the plug contact element is arranged against rotation in the plug contact element receptacle.
  • the plug contact element for example, have an approximately cylindrical portion which is flattened with flat surfaces, and the plug contact element receptacle can be correspondingly shaped for this purpose, so that thereby the positive connection is formed.
  • the plug-in contact element may have a latching element and the corresponding plug-in contact element receptacle having a counter-latching element, so that the plug-in contact element is latchingly held in the plug-in contact receptacle.
  • the latching element of the plug-in contact element is preferably a detent spring, which protrudes elastically resiliently in the insertion direction of the connector to the rear, radially outward.
  • the counter-latching element of the plug-in contact element receptacle is preferably an undercut in the insertion direction, on which the detent spring or the detent springs of the plug-in contact element can engage.
  • the plug contact element may have a plug pin or a socket.
  • the plug-in contact element preferably has a cross-sectional area of at least 5 mm 2 and in particular of at least 8 mm 2 .
  • the plug-in contact element is formed with a cross-sectional area of at least 10 mm 2 .
  • the crimping section is designed such that it can surround cores of a corresponding diameter.
  • the plug contact element may be formed in two parts from a crimp element or a solder element and a plug element, which are frictionally and / or non-positively connected to each other.
  • a two-part design of the plug-in contact element is advantageous in that the material from which the crimping element is formed is essentially formed from a plastically deformable material, whereas the plug-in element, in particular when it is designed as a plug socket, is formed from a substantially elastically deformable material ,
  • the plug contact element can also be formed in one piece.
  • a one-part design of the plug contact element may be particularly advantageous if the plug-in element is designed as a plug pin. Due to the two-part design of the plug contact element can be provided as required extremely flexible plug pins and / or sockets. According to a modular principle, different connection connections are freely selectable and can be combined with each other. Also angled
  • the connector according to the invention may comprise a cover, the z. B. by means of a chain on the housing of the connector can be fastened. This cover forms in the unplugged state of the connector from a waterproof cap.
  • FIG. 1 shows an electrically conductive plug contact element of a connector according to the invention in a perspective view with a socket
  • FIG. 2 shows the plug-in contact element from FIG. 1 in a side view
  • FIG. 3 shows the plug-in contact element from FIG. 2 in a laterally sectioned view
  • FIG. 4 shows the plug-in contact element from FIG. 2 in a side-sectional view, wherein a plug pin is provided instead of a socket,
  • FIG. 5 shows the plug connector according to the invention in a perspective view with a socket
  • FIG. 6 the plug connector from FIG. 5 in a further perspective view
  • Figure 7 the connector of Figure 4 in a perspective view, wherein instead of a socket, a plug pin is provided.
  • FIG. 8 shows the plug connector from FIG. 5 in a side view
  • FIG. 9 the plug connector in a state mounted in a housing
  • FIG. 10 shows a further embodiment of the connector according to the invention with three electrically conductive plug contact elements in a perspective view
  • 11 shows the connector of Figure 10 in a further perspective view
  • Figure 12 the connector of Figure 10 in a side-sectional view.
  • a plug connector 1 in particular for a high-current application, is provided with an electrically conductive plug contact element 2 and at least one electrically insulating housing 3 (FIGS. 5 to 12).
  • the housing 3 comprises an insulating body 27, a sealing frame 28 surrounding the insulating body 27 and a shielding housing element 39. These are explained in detail below (FIG. 8).
  • the construction of the electrically conductive plug contact element 2 according to a first embodiment will first be described below (FIGS. 1 to 3).
  • the plug contact element 2 is formed in two parts from a crimping element 4 and a plug-in element 5 according to this embodiment. In this case, the crimping element 4 and the plug-in element 5 can be connected to one another at least by friction and / or non-positively.
  • soldering-section element for establishing an electrical and mechanical connection to a cable
  • the crimping element 4 comprises a tubular crimping section 6 for establishing an electrical and mechanical connection with a cable 42.
  • Crimp section 6 forming end of the plug contact element 2 is referred to as crimp-side end 7.
  • the cable 42 according to this embodiment for example, a 10 mm 2 / AWG8 grounding cable is crimped on the crimping section 6, which forms a high current contact.
  • a crimp-side end 7 opposite end of the plug contact element 2 is referred to as plug-side end 8.
  • a jacket wall 10 of the approximately cylindrical section of the anti-rotation section 9 has parallel, flattened, flat anti-rotation surfaces 12 with respect to a central longitudinal axis 11 of the plug-in contact element 2.
  • the anti-rotation surfaces 12 may be formed as hexagonal or polygonal or have another form suitable for securing against rotation, for example a toothing.
  • the sealing portion 13 has a radially circumferential groove or recess 14, in which a seal 15 is arranged.
  • the seal 15 is preferably formed as an O-ring.
  • a latching portion 16 is provided in the insertion direction after the seal portion 13.
  • a retaining ring 17 is provided with radially circumferentially spaced apart locking elements 18.
  • the latching elements 18 are designed as latching springs which have latching edges 47 at their rear ends in the plugging direction.
  • the crimping element 4 has a cylindrical recess extending in the insertion direction 11.
  • the cylindrical recess 19 is designed as a blind hole and open in the direction of plug 8.
  • a cylindrical portion 20 of the male member 5 is arranged or received.
  • the cylindrical recess 19 of the crimping element 4 and the cylindrical portion 20 of the plug element 5 are preferably connected to one another via a press fit.
  • other suitable connections can be provided to connect the cylindrical portion 20 with the cylindrical recess 19 in the manner of a press fit.
  • the plug-in contact element 2 may also be formed in one piece, that is, the crimping element 4 or the Lötabites element and the plug-in element 5 are formed from a single piece or integrally or materially connected to each other.
  • the plug-in element 5 is designed as a socket 21.
  • the plug-in element 5 may be formed in this area as a plug pin 48 ( Figures 4 and 7). Due to the two-part design of the plug contact element 2, it is possible to form the plug-in contact element as a cost and with little effort either as a socket 21 or as a plug 48.
  • the plug contact element explained above is arranged in the housing 3, which will be described in detail below (FIGS. 5 to 12).
  • the insulating body 27 of the housing 3 has a passage opening 22 extending in the insertion direction 11.
  • the passage opening 22 forms a plug-in contact element receptacle 23.
  • the housing 3 and the plug contact element 2 of the connector 1 are described below in the insertion direction 11 of a crimp-side end 7 in the direction of a plug-side end 8 out.
  • the passage opening has a rotation-preventing receiving section 24.
  • the anti-rotation receiving portion 24 is formed in cross-section corresponding or complementary to the anti-rotation portion 9 of the plug contact element 2 such that the anti-rotation portion 9 of the plug contact element 2 is approximately positively arranged in Verwarêtsfactabêt 24 of the plug contact element receptacle 23 of the housing 3.
  • the term "approximately positive fit” is understood to mean that a slight rotational movement between the anti-rotation section 9 and the anti-rotation receiving section 24 may be possible by a few degrees in order to facilitate the insertion of the plug contact element 2 into the plug contact element receptacle 23.
  • the plug-in contact element receptacle 23 formed as a passage opening 22 is sealed off from the plug contact element 2 by means of the seal 15 in such a way that no moisture can pass through the plug contact element receptacle 23.
  • a cylindrical recess 26 At the sealing portion 25 closes in the insertion direction 11, in the direction plug-side end 8, a cylindrical recess 26 at. Its diameter is larger than the diameter of the sealing portion, whereby an edge 43 is formed.
  • the retaining ring In the region of the crimp-side end 7 of this cylindrical recess 26 is the retaining ring
  • the socket 21 of the plug-in contact element 2 is received in the through hole 22 of the housing 3 such that there is sufficient clearance radially around the socket 21 to rotate. This area of the passage opening is referred to as contact area 41.
  • the insulating body 27 of the housing 3 accommodating the plug-in element 2 is made of an electrically insulating material, e.g. a glass fiber reinforced polymer formed.
  • the insulating body 27 is surrounded by the sealing frame 28 and connected thereto.
  • the sealing frame 28 is formed, for example, from a nickel-plated die-cast zinc or a similar material.
  • sealing frame 28 and shielding housing element 39 is provided with a suitable sealing means, such as e.g. Silicone potted or pressed to ensure 100 percent tightness of the connector 1.
  • At least two threaded bushes 29 are arranged with corresponding threaded holes 30.
  • a jacket wall 31 of the threaded bush 29 is sealed relative to a bushing recess 32 arranged in the sealing frame 28 for receiving the threaded bushing 29 by means of a bushing sealing ring 33.
  • the bushing recess 32 is formed such that a threaded bush 29 can be inserted therein such that the threaded bore 30 is open in the direction of the crimp-side or plug-in end 7, 8.
  • the threaded bushings 29 are designed as rivets or riveting nuts. forms and accordingly connected in the manner of a rivet or press connection with the sealing frame 28.
  • the sealing frame 28 has an open-end circumferential sealing groove 34, which is open in the direction of the plug-in end 8, for receiving a plug-type sealing ring 35. Additionally and / or alternatively, a further plug-in sealing groove 34 with an opening pointing in the direction of the crimp-side end 7, which is likewise designed to receive a plug-in sealing ring 35, can be provided.
  • the sealing frame 28 has a central recess 36 for receiving the insulating body 27.
  • This recess 36 is approximately cup-shaped, so that a Consrast- edge 37, which is formed on a jacket wall 38 of the insulating body 27, prevents displacement of the insulating body 27 in the direction of the crimp-side end 7 relative to the sealing frame 28.
  • the shielding housing element 39 has approximately centrally in the insertion direction an opening 40, via which a corresponding plug pin (not shown) in the socket 21 of the connector 1 can be inserted. Furthermore, the Ablegepurelement 39 is formed of a metal sheet, for example. Of tinned brass.
  • the shielding housing element 39 forms a circumferential latching edge, which prevents movement of the insulating body 27 in the insertion direction 11 in the direction of the plug-in end 8 of the insulating body 27 with respect to the sealing frame 28.
  • the shielding housing element forms a shielding in conjunction with a corresponding against counter-plug pin or a counter plug socket.
  • the components of the connector in particular the insulating body 27, the sealing frame 28 and the Ablegekoruseelement 39 are connected by the riveting of the threaded bushings 29 together.
  • the insulating body 27 has three passage openings 22, which are formed analogously to the passage openings 22 according to the first embodiment and accordingly form three plug-in contact element receptacles 23 (FIGS. 10 to 12).
  • a connector 1 according to the invention can be arranged, for example, in a cabin wall (not shown) of a work cabin or a housing 45, wherein the sealing frame 28 is sealed by means of the plug end sealing ring 35 with respect to a housing wall (FIG. 9). Due to the different arrangement of the two Steckdondichtungsnu- th and the threaded bushings, it is possible to connect the connector 1 according to the invention as required with any orientation with a cabin wall.
  • the connector 1 according to the invention thus can form a single- or multi-pole connector system for equipotential bonding.
  • variable speed electrical drive systems have earth leakage current greater than AC 3.5 mA.
  • a protective conductor connected to the connector according to the invention has a minimum cross section of 10 mm 2 Cu or 16 mm 2 Al over its entire length.
  • the connector according to the invention meets at least the requirements of the IP66 in the plugged and unplugged state, which means that it must not penetrate moisture through the connector into the device.
  • the connector is accordingly waterproof.
  • the sealing frame is formed on the basis of the plug-in end formed on both sides of the mounting grooves 34 and of the plug-in sealing ring which can be arranged both for a rear-side mounting (FIG. 9) and a front-side mounting (not shown).
  • the high current contact of the plug contact element can form a straight cable connection with at least AWG8.
  • the current load is a maximum of 10 mA.
  • the operating temperature of the connector is in the range of -25 ° C to + 70 ° C.
  • Plug contact element 30 26 cylindrical recess

Abstract

Ein Steckverbinder für eine Hochstromanwendung gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein elektrisch leitendes Steckkontaktelement und ein elektrisch isolierendes Gehäuse auf. Das Gehäuse ist mit zumindest einer eine Steckkontaktelementaufnahme bildenden Durchgangsöffnung zum Aufnehmen des Steckkontaktelementes ausgebildet. Die Steckkontaktelementaufnahme umschließt zumindest bereichsweise das Steckkontaktelement. Eine Dichtung ist in dem Bereich vorgesehen, in welchem die Steckkontaktelementaufnahme das Steckkontaktelement umschließt, so dass die Dichtung die Steckkontaktelementaufnahme gegenüber dem Steckkontaktelement abdichtet. Das Steckkontaktelement weist einen Crimp-Abschnitt zum Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zu einem Kabel auf, wobei das Steckkontaktelement aus einem Crimp-Element und einem Steckelement ausgebildet ist, die mittels einer Presspassung miteinander verbunden sind.

Description

Steckverbinder, insbesondere für eine Hochstromanwendung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder, insbesondere für eine Hochstromanwendung.
Nach der Norm IEC 60264-1 muss bei elektrischen Maschinen, wie zum Beispiel Schweißoder Schneidmaschinen, welche mit Starkstrom betrieben werden, ein Potenzialausgleich erfolgen. Die elektrische Leitung für den Potenzialausgleich soll für Ströme bis zumindest 40A ausgelegt sein. Dies bedeutet, dass die elektrische Leitung durchgehend eine Querschnittsfläche von zumindest 10 mm2 aufweisen muss. Dies gilt sowohl für die Ader der elektrischen Leitung als auch für den Steckkontakt. In industriellen Umgebungen kann es Bereiche geben, in welchen eine erhebliche Feuchtigkeit vorliegt. Elektrische Maschinen werden durch Gehäuse oder Wände von derart feuchten Bereichen getrennt, wobei Kabel durch die entsprechende Gehäusewandungen oder die entsprechenden Wände hindurch geleitet werden müssen. An solchen Gehäusen werden oftmals Steckelemente angeordnet, in welche ein Steckverbinder eingesteckt werden kann, um eine elektrische Verbindung von außerhalb des Gehäuses in das Gehäuse zu ermögliche. Der Steckverbinder sollte möglichst wasserdicht und staubdicht (IP66; DIN 40050 und IEC 529) ausgebildet sein.
Aus der DE 10 2008 061 934 AI geht ein Hochstromsteckverbinder hervor, der ein Gehäuse aufweist, in dem ein Steckkontaktelement angeordnet ist. Das Steckkontaktelement ist mit einem hülsenförmigen Crimp-Anschluss ausgebildet, an welchen ein Kabel elektrisch und mechanisch mit dem Steckkontaktelement verbunden werden kann. Am Gehäuse ist ein Dichtring stirnseitig angeordnet, so dass das Gehäuse beim Einstecken in einen Gegensteckverbinder gegenüber einem Gehäuse des Gegensteckverbinders abgedichtet wird.
In der DE 10 2009 041 919 AI ist ein ähnlicher Hochstromsteckverbinder offenbart, der auch stirnseitig mit einer Dichtung versehen ist, die als Faltenbalg ausgebildet ist.
In der DE 10 2007 009 562 AI ist ein Hochstrom-Steckkontakt beschrieben, der ein elektrisch leitendes Steckkontaktelement und ein elektrisch isolierendes Gehäuse aufweist. Das Gehäuse ist gegenüber seiner Umgebung zum Verhindern des Eintrittes von Flüssigkei- ten und von Staub abgedichtet. Die Abdichtung kann vom Schutzgehäuse selbst gebildet sein, indem das Schutzgehäuse aus einem Material ausgebildet ist, das sich mit einer äußeren Mantelisolation einer Leitung des Hochstrom-Steckkontaktes sich verbinden kann. Die Verbindung kann beispielsweise durch ein Verschmelzen erfolgen. Weitere Steckverbinder für Hochstromanwendungen gehen beispielsweise aus der
EP 0 568 927 Bl, der DE 10 2006 036 812 AI, der DE 10 2009 053 778 AI und der
DE 10 2014 112 701 AI hervor.
In der DE 10 2005 037 789 AI ist eine Steckverbinderanordnung zum Herstellen und Tren- nen mindestens einer elektrischen Verbindung mit einer weiteren komplementären Steckverbinderanordnung offenbart. Die Steckverbinderanordnung umfasst ein elektrisch leitendes Steckkontaktelement, das aus einem Kontaktanschlussbolzen und einem damit verbindbaren Kontaktelement ausgebildet ist. Das Steckkontaktelement ist in einer Durchgangsöffnung eines Kontaktträgers anordbar. An seinem entgegen einer Steckrichtung liegenden Ende weist der Anschlussbolzen einen Verbindungsbereich auf, der als Crimp-Anschluss ausgebildet sein kann. An dem in Steckrichtung vorne liegenden Ende des Anschlussbolzens ist eine Gewindebohrung vorgesehen, in die ein Gewindeabschnitt des Kontaktelements einschraubbar ist, nachdem der Anschlussbolzen im Kontaktträger angeordnet ist. Weiterhin kann der Anschlussbolzen an seinem in Steckrichtung vorne liegenden Ende mit einer radial umlau- fenden Ringnut(Variante A), mit einem Bördelungsbereich (Variante B) oder mit Rastelementen (Variante C) versehen sein. Gemäß Variante A ist ein Ring von einer Vorderseite des Kontaktträgers in die Durchgangsöffnung einbringbar und wird über die Vorderseite eines Verbindungsbereichs des Anschlussbolzens bis in die Ringnut gedrückt. Da der Anschlussbolzen eine umlaufende Rastkante aufweist, ist die an einer entsprechenden Kante des Kontaktträ- gers anschlägt, ist der Anschlussbolzen mittels des Ringes ortsfest bzw. gegen ein Verschieben in oder entgegen der Steckrichtung im Kontaktträger fixiert. Gemäß Variante B ist eine radial umlaufende Bördelkante vorgesehen, die nach dem Einbringen des Anschlussbolzens in den Kontaktträger umgebördelt wird und auf diese Weise den Anschlussbolzen im Kon- taktträger fixiert. Gemäß Variante C sind Rastelemente vorgesehen, die an der gleichen Kante im Kontaktträger hintergreifen bzw. einrasten, indem auch in dessen Bereich auch der Ring angeordnet ist bzw. die Umbördelung vorgenommen wird. In einer Rückseite des Kontaktträgers sind nutförmige Schlitze eingebracht, wobei ein Teil eines zentralen Bereichs des Anschlussbolzens in diese Schlitze eingreift, so dass eine Verdrehsicherung ausgebildet wird. Die Kontaktelemente sind über entsprechende Dichtringe gegenüber dem Kontaktträger abgedichtet ist. Das Dichtelement liegt an einer weiteren in der Durchgangsöffnung ausgebildeten radial umlaufenden und in Steckrichtung vorne liegenden Kante an. Die Dichtung sollen sowohl zum Abdichten des Verbindungsbereichs zwischen Kontaktelement und Anschlussbol- zen als auch zur mechanischen Fixierung des Kontaktelements dienen, wobei dennoch eine begrenzte Bewegung der Kontaktelemente quer zu deren Längsachse ausführbar ist, da nach dem Aufbringen der Dichtung auf die Kontaktelemente das Kontaktelement noch relativ zum Kontaktträger bewegbar sein muss, um das Kontaktelement bzw. einen entsprechenden Gewindestift des Kontaktelements in die Anschlussbolzen einzuschrauben.
Aus der DE 20 2007 011 829 Ul geht ein Kontaktelement hervor. Dieses Kontaktelement umfasst einen Anschlussabschnitt, einen Buchsenabschnitt sowie ein ringförmiges Rastelement. Das Anschlusselement ist mit dem Buchsenabschnitt durch Umbördeln verbunden, wobei im Bereich zwischen Anschlusselement und Kontaktelement das ringförmige Rastele- ment mit entsprechenden Rastnasen vorgesehen ist, um das Kontaktelement in einem Steckergehäuse zu fixieren.
In der EP 2 362 499 AI ist ein Steckverbinder für ein Ladekabel offenbart, der insbesondere im Bereich der Elektromobil ität verwendbar sein soll. Dieser Steckverbinder kann ein einstü- ckig ausgebildetes Kontaktelement aufweisen, wobei eine Mantelwandung dieses Kontaktelements mittels eines entsprechenden Dichtelements gegenüber einem Isolierkörper des Steckelements abgedichtet ist. An seinem entgegen der Steckrichtung liegenden Ende kann das Kontaktelement einen Crimp-Anschluss zum Verbinden mit einem Kabel aufweisen. Wie es oben erläutert ist, gibt es bereits unterschiedliche Hochstromsteckverbinder, welche auch Dichtungen aufweisen können, um gegenüber dem Eintritt von Feuchtigkeit abgedichtet zu sein. Bei den meisten der bekannten Hochstromsteckverbinder werden lediglich die Stirnflächen der zusammengesteckten Steckverbinder abgedichtet. Bei dem Steckverbinder gemäß der DE 10 2007 009 562 AI wird das Gehäuse des Steckverbinders auch gegenüber der Ummantelung der Leitung abgedichtet, indem das Gehäuse mit der Ummantelung der Leitung verschmolzen wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die Abdichtung der Stirnflächen der Steckverbinder oftmals nicht genügt, da Feuchtigkeit auch entlang der Leitung und eines im Steckverbinder befindlichen Steckkontaktelementes hindurchtreten kann. Ein Abdichten der Leitung durch Verschmelzen mit dem Gehäuse ist jedoch sehr aufwändig. Ein solches Verschmelzen des Gehäuses mit der Ummantelung erlaubt keine einfache Montage eines solchen Steckverbinders an die Leitung.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder für eine Hochstromanwendung zu schaffen, der einfach montierbar ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Steckverbinder für eine Hochstromanwendung zu schaffen, der sehr gut gegenüber dem Durchtritt von Staub und Feuchtigkeit abgedichtet ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Steckverbinder für eine Hochstromanwendung zu schaffen, der kostengünstig herstellbar ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Steckverbinder für eine Hochstromanwendung zu schaffen, der auf Dauer eine zuverlässige, staub- und feuchtig- keitsdichte Steckverbindung ermöglicht.
Eine oder mehrere der vorgenannten Aufgaben werden durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Ein Steckverbinder für eine Hochstromanwendung gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein elektrisch leitendes Steckkontaktelement und ein elektrisch isolierendes Gehäuse auf. Das Gehäuse ist mit zumindest einer eine Steckkontaktelementaufnahme bildenden Durchgangsöffnung zum Aufnehmen des Steckkontaktelementes ausgebildet. Die Steckkontaktelement- aufnähme umschließt zumindest bereichsweise das Steckkontaktelement. Eine Dichtung ist in dem Bereich vorgesehen, in welchem die Steckkontaktelementaufnahme das Steckkontaktelement umschließt, so dass die Dichtung die Steckkontaktelementaufnahme gegenüber dem Steckkontaktelement abdichtet. Das Steckkontaktelement weist einen Crimp-Abschnitt zum Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zu einem Kabel auf, wobei das Steckkontaktelement aus einem Crimp-Element und einem Steckelement ausgebildet ist, die mittels einer Presspassung miteinander verbunden sind. Mit diesem Steckverbinder wird die als Durchgangsöffnung ausgebildete Steckkontaktelementaufnahme mittels der Dichtung gegenüber dem Steckkontaktelement abgedichtet, so dass keine Feuchtigkeit durch die Steckkontaktelementaufnahme hindurchtreten kann. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Steckkontaktelement gemäß der vorliegenden Erfindung zweiteilig aus dem Crimp-Element und dem Steckelement ausgebildet ist. Zum reib- und/oder kraftschlüssigen Verbinden und insbesondere zum Ausbilden einer Presspassung zwischen diesen beiden Elementen kann das Crimp-Element eine zylinderförmige Ausnehmung aufweisen, in die ein zylinderförmiger Abschnitt des Steckelements einge- bracht wird. Die zylinderförmige Ausnehmung des Crimp-Elements und der zylinderförmige Abschnitt des Steckelements sind dann über die Presspassung miteinander verbunden.
Alternativ kann der zylinderförmige Abschnitt (Welle) auch am Crimp-Element und die zylinderförmige Ausnehmung (Bohrung) am Steckelement ausgebildet sein.
Unter einer Übermaßpassung bzw. einer Presspassung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Passung verstanden bei der ein Größtmaß des Durchmessers der zylinderförmigen Ausnehmung bzw. der Bohrung in jedem Fall kleiner ist als ein Kleinstmaß des Durchmessers des zylinderförmigen Abschnitts der Welle.
Eine derartige Presspassung zwischen Crimp-Element und Steckelement wird ausgeführt bzw. erzeugt bevor das Steckkontaktelement in den Isolierkörper des Gehäuses eingebracht wird. Hierbei ist vorgesehen, das Steckkontaktelement in Steckrichtung von hinten in das Gehäuse einzubringen.
Durch Vorsehen entsprechender Rastelemente kann eine Fixierung des Steckkontaktelements im Isolierkörper erfolgen.
In Gegensatz dazu ist bspw. bei der Steckverbinderanordnung gemäß der DE
10 2005 037 789 AI vorgesehen, zunächst einen Anschlussbolzen von hinten in Steckrichtung in eine Durchgangsöffnung eines Kontaktträgers einzubringen und im Anschluss daran den Anschlussbolzen von vorne entgegen der Steckrichtung in eine der Durchgangsöffnungen des Kontaktträgers einzubringen und danach mit dem Anschlussbolzen mittels einer Gewindeverbindung zu verschrauben.
Ein derartiges Vorgehen ist in der Fertigung wesentlich aufwendiger als das einfache Einbringen des zusammengepressten Steckkontaktelements in den Isolierkörper von hinten in Steckrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, da erfindungsgemäß bei der Montage im Isolierkörper bzw. im Gehäuse keine Drehbewegungen ausgeführt werden müssen. Die beiden Elemente werden einfach vor dem Einbringen in den Isolierkörper bzw. in das Gehäuse miteinander verbunden. Derartige Drehbewegungen sind fertigungstechnisch wesentlich aufwändiger. Hierbei kommt es zudem zu einer nicht unerheblichen mechanischen Belastung der Dichtung und es besteht die Gefahrdurch solch eine Drehbewegung eine entsprechende Dichtung derart zu verdrehen, dass die Dichtwirkung beeinträchtig wird und/oder diese sogar beschädigt wird und keinerlei Dichtwirkung mehr aufweist.
Beim erfindungsgemäßen Steckverbinder ist vorgesehen, dass die Dichtung zum Abdichten des Steckkontaktelements gegenüber dem Isolierkörper im Bereich eines Crimp-Abschnitts und in Steckrichtung hinter den Rastelementen angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Dichtung beim Einbringen von hinten in Steckrichtung des Crimp-Abschnitts in den Isolier- körper lediglich einmal kurzfristig in axialer Richtung belastet. Hierbei besteht weder Gefahr des Verdrehens noch der Beschädigung der Dichtung.
Eine Verbindung zwischen Crimp-Element mittels einer Presspassung, bspw. über eine zylinderförmige Ausnehmung und einen zylinderförmigen Abschnitt ist daher besonders vorteil- haft, da der Produktionsaufwand geringer ist und eine zuverlässige Dichtwirkung gewährleistet ist.
Die Montage des Steckverbinders erfolgt, indem das Steckkontaktelement, auf dem die Dichtung angeordnet ist, an eine Ader eines Kabels geklemmt wird und danach in die Steckkon- taktaufnahme eingesteckt wird. Es wurden interne Versuche durchgeführt, bei welchen anstelle eines Crimp-Abschnittes ein Lötabschnitt verwendet wurde, um die Adern der Kabel an das Steckkontaktelement anzulöten. Beim Crimpen wird eine Crimp-Zange verwendet, welche erheblich Platz beansprucht. Das Löten benötigt weniger Platz, so dass bei einem mehrpoligen Steckverbinder einfach mehrere Adern mit mehreren Steckkontaktelementen ver- bindbar sind. Würde man die Steckkontaktelemente mittels einer Lötverbindung mit der Ader verbinden, dann könnte man auch die Steckkontaktelemente bereits im Gehäuse anordnen und danach erst die Adern mittels der Lötverbindung an den Steckelementen fixieren. Diese internen Versuche haben jedoch gezeigt, dass beim Löten sowohl isolierende Teile des Gehäuses als auch die Dichtung, welche sich am Steckkontaktelement befindet, beschädigt werden können. Da die Steckkontaktelemente vorzugsweise für die Hochstromanwendung ausgebildet sind und damit eine große Querschnittsfläche aufweisen müssen, leiten sie sehr gut Wärme. Entsprechend dicke Adern müssen mit entsprechend viel Lot am Steckkontaktelement angelötet werden, was wiederum viel Wärme benötigt. Diese Wärme wird über die Steckkontaktelemente geleitet und kann die Dichtung beschädigen. Daher ist eine solche Lötverbindung nachteilig. Man könnte grundsätzlich die Dichtung zunächst in der Steckkontaktelementaufnahme anordnen und dann das Steckkontaktelement einführen. Dies ist jedoch nicht praktikabel, da die Dichtung wesentlich einfacher auf das Steckkontaktelement aufgesetzt wird und dann beides gemeinsam in die Steckkontaktelementaufnahme eingeführt wird.
Weiterhin kann die Litze bzw. die Leitung die mit dem Steckkontaktelement verbunden wird als 40 A Hochstromkontakt mit einem Querschnitt von zumindest 10 mm2 ausgebildet sein. Würde man einen solch großen Querschnitt mit dem Kontaktelement verlöten würden auch die aus Kunststoff ausgebildeten Teile des Gehäuses auf Grund der hohen Wärmeeinbringung und ggfs. auch die Dichtung beschädigt werden.
Da das Crimpen zum Verbinden des Steckkontaktelementes mit einer Ader eines Kabels au- ßerhalb des elektrisch isolierten Gehäuses durchgeführt werden kann und danach das am Kabel fixierte Steckkontaktelement in die Steckkontaktelementaufnahme gesteckt wird, steht genügend Platz zur Verfügung, um eine Crimp-Zange am Crimp-Abschnitt des Steckkontaktelementes anzusetzen. Selbst wenn der Steckverbinder mehrpolig mit mehreren Steckkontaktelementen ausgebildet ist, können die einzelnen Steckkontaktelemente aufeinander folgend mit jeweils einer Ader eines oder mehrere Kabel durch Crimpen verbunden werden und in die jeweilige Steckkontaktelementaufnahme eingesteckt werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Dichtung nicht beschädigt wird und die Steckkontaktelementaufnahme ordnungsgemäß abgedichtet wird. Dennoch kann an Stelle eines Crimp-Abschnitts auch ein entsprechender Löt-Abschnitt vorgesehen sein, um ein Kabel mit dem Steckkontaktelement zu verbinden.
Der Steckverbinder kann auch mehrere Steckkontaktelementaufnahmen aufweisen. In jeder Steckkontaktelementaufnahme ist dann jeweils ein Steckkontaktelement angeordnet, wobei jeweils eine Dichtung zum Abdichten der Steckkontaktelementaufnahme gegenüber dem jeweiligen Steckkontaktelement vorgesehen ist. Die einzelnen Steckkontaktelemente sind entsprechend den obigen Ausführungen ausgebildet.
Die Dichtung ist vorzugsweise ein O-Ring.
Das Gehäuse weist eine Steckfläche auf. Der Steckverbinder kann mit einem Gegensteckverbinder zusammengesteckt werden. Im zusammengesteckten bzw. verbundenen Zustand weist die Steckfläche des Steckverbinders in Richtung zum Gegensteckverbinder. An der Steckfläche ist eine umlaufende Steckflächendichtung angeordnet, welche im gesteckten Zustand an einer entsprechenden Gegenfläche anliegt. Die Gegenfläche kann eine Steckfläche des Gegensteckverbinders sein. Die Gegenfläche kann jedoch auch eine Wandung eines Gehäuses sein, an dem der Gegensteckverbinder befestigt ist.
Vorzugsweise sind das Steckkontaktelement und die korrespondierende Steckkontaktelementaufnahme mit einem Formschluss ausgebildet, so dass das Steckkontaktelement verdrehsicher in der Steckkontaktelementaufnahme angeordnet ist. Hierzu kann das Steckkontaktelement beispielsweise einen etwa zylinderförmigen Abschnitt aufweisen, der mit ebenen Flächen abgeflacht ist, und die Steckkontaktelementaufnahme kann hierzu korrespondierend geformt sein, so dass hierdurch der Formschluss ausgebildet ist.
Das Steckkontaktelement kann ein Rastelement und die korrespondierende Steckkontaktelementaufnahme ein Gegenrastelement aufweisen, so dass das Steckkontaktelement rastend in der Steckkontaktaufnahme gehalten wird. Das Rastelement des Steckkontaktelementes ist vorzugsweise eine Rastfeder, welche in Steckrichtung des Steckverbinders nach hinten, radial nach außen elastisch federnd absteht. Das Gegenrastelement der Steckkontaktelementaufnahme ist vorzugsweise ein Hinterschnitt in Steckrichtung, an dem die Rastfeder bzw. die Rastfedern des Steckkontaktelementes einrasten können.
Das Steckkontaktelement kann einen Steckstift oder eine Steckbuchse aufweisen.
Das Steckkontaktelement weist vorzugsweise eine Querschnittsfläche von zumindest 5 mm2 und insbesondere von zumindest 8 mm2 auf. Insbesondere ist das Steckkontaktelement mit einer Querschnittsfläche von zumindest 10 mm2 ausgebildet. Der Crimp-Abschnitt ist derart ausgebildet, dass er Adern mit einem entsprechenden Durchmesser umschließen kann.
Das Steckkontaktelement kann zweiteilig aus einem Crimp-Element oder ein Löt-Element und einem Steckelement ausgebildet sein, die reib- und/oder kraftschlüssig miteinander verbun- den sind. Eine zweiteilige Ausbildung des Steckkontaktelements ist dahingehend vorteilhaft, da das Material aus dem das Crimp-Element ausgebildet ist im Wesentlichen aus einem plastisch verformbaren Material ausgebildet ist, wohingegen das Steckelement, insbesondere wenn es als Steckbuchse ausgebildet ist aus einem im Wesentlichen elastisch verformbaren Material ausgebildet ist.
Das Steckkontaktelement kann auch einteilig ausgebildet sein. Einen einteilige Ausbildung des Steckkontaktelements kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Steck-Element als Steckstift ausgebildet ist. Durch die zweiteilige Ausbildung des Steckkontaktelements können je nach Bedarf äußerst flexibel Steckstifte und/oder Steckbuchsen vorgesehen werden. Gemäß einem Baukastenprinzip sind verschiedene Verbindungsanschlüsse frei wähl- und auch miteinander kombinierbar. Auch abgewinkelte
Weiterhin kann der erfindungsgemäße Steckverbinder eine Abdeckhaube aufweisen, die z. B. mittels einer Kette am Gehäuse des Steckverbinders befestigbar ist. Diese Abdeckhaube bildet im ungesteckten Zustand des Steckverbinders eine wasserdichte Schutzkappe aus.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Diese zeigen in:
Figur 1: ein elektrisch leitendes Steckkontaktelement eines erfindungsgemäßen Steckverbinders in einer perspektivischen Darstellung mit Steckbuchse,
Figur 2: das Steckkontaktelement aus Figur 1 in einer seitlichen Ansicht,
Figur 3: das Steckkontaktelement aus Figur 2 in einer seitlich geschnittenen Ansicht,
Figur 4: das Steckkontaktelement aus Figur 2 in einer seitlich geschnittenen Ansicht, wobei anstelle einer Steckbuchse ein Steckstift vorgesehen ist,
Figur 5: der erfindungsgemäße Steckverbinder in einer perspektivischen Darstellung mit Steckbuchse,
Figur 6: der Steckverbinder aus Figur 5 in einer weiteren perspektivischen Darstellung,
Figur 7: der Steckverbinder aus Figur 4 in einer perspektivischen Darstellung, wobei anstelle einer Steckbuchse ein Steckstift vorgesehen ist.
Figur 8: der Steckverbinder aus Figur 5 in einer seitlich geschnittenen Ansicht,
Figur 9: der Steckverbinder in einem in einem Gehäuse montierten Zustand,
Figur 10: eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders mit drei elektrisch leitenden Steckkontaktelementen in einer perspektivischen Ansicht, Figur 11: der Steckverbinder aus Figur 10 in einer weiteren perspektivischen Ansicht, und Figur 12: der Steckverbinder gemäß Figur 10 in einer seitlich geschnittenen Ansicht.
Erfindungsgemäß ist ein Steckverbinder 1, insbesondere für eine Hochstromanwendung, mit einem elektrisch leitenden Steckkontaktelement 2 und zumindest einem elektrisch isolierenden Gehäuse 3 vorgesehen (Figuren 5 bis 12).
Das Gehäuse 3 umfasst einen Isolierkörper 27, einen den Isolierkörper 27 umgebenden Dichtrahmen 28 sowie ein Abschirmgehäuseelement 39. Diese werden nachfolgend noch detailliert erläutert (Figur 8). Im Folgenden wird zunächst der Aufbau des elektrisch leitenden Steckkontaktelements 2 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben (Figuren 1 bis 3). Das Steckkontaktelement 2 ist gemäß dieser Ausführungsform zweiteilig aus einem Crimp-Element 4 und einem Steckelement 5 ausgebildet. Dabei können das Crimp-Element 4 und das Steckelement 5 zumindest reib- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein.
Anstelle des Crimp-Elements 4 kann auch ein Lötabschnitt-Element zum Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem Kabel vorgesehen sein,
Das Crimp-Element 4 umfasst einen rohrförmigen Crimp-Abschnitt 6 zum Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem Kabel 42. Das den rohrförmigen
Crimp-Abschnitt 6 ausbildende Ende des Steckkontaktelements 2 wird als crimp-seitiges Ende 7 bezeichnet. Das Kabel 42 ist gemäß dieser Ausführungsform z.B. ein Erdungskabel mit 10 mm2/AWG8 das am Crimp-Abschnitt 6, der einen Hochstromkontakt ausbildet, angecrimpt ist.
Ein dem crimp-seitigen Ende 7 gegenüberliegendes Ende des Steckkontaktelements 2 wird als steckseitiges Ende 8 bezeichnet.
Vom crimp-seitigen Ende 7 in Richtung Steckende 8 ist nach dem rohrförmigen Crimp- Abschnitt 6 am Crimp-Element 4 ein in etwa zylinderförmiger Verdrehsicherungsabschnitt 9 ausgebildet. Eine Mantelwandung 10 des in etwa zylinderförmigen Abschnitts des Verdrehsicherungsab- schnitts 9 weist bezüglich einer zentralen Längsachse 11 des Steckkontaktelements 2 parallel verlaufende, abgeflachte, ebene Verdrehsicherungsflächen 12 auf. Die Verdrehsicherungsflä- chen 12 können als Sechs- oder Mehrkant ausgebildet sein oder eine andere zur Verdrehsi- cherung geeignete Form, bspw. eine Verzahnung, aufweisen.
An den Verdrehsicherungsabschnitt 9 schließt sich in Richtung Steckende 8 ein Dichtungsabschnitt 13 an. Der Dichtungsabschnitt 13 weist eine radial umlaufende Nut bzw. Ausnehmung 14 auf, in der eine Dichtung 15 angeordnet ist. Die Dichtung 15 ist vorzugsweise als O-Ring ausgebildet.
Am steckseitigen Ende 8 ist in Steckrichtung nach dem Dichtungsabschnitt 13 ein Rastabschnitt 16 vorgesehen. Am Rastabschnitt 16 ist ein Haltering 17 mit radial umlaufend gleich- beabstandet voneinander angeordneten Rastelementen 18 vorgesehen. Die Rastelemente 18 sind als Rastfedern ausgebildet, die an ihren in Steckrichtung hinteren Enden Rastkanten 47 aufweisen.
Im Bereich des Verdrehsicherungsabschnitts 9, des Dichtungsabschnitts 13 und des Rastabschnitts 16 weist das Crimp-Element 4 eine sich in Steckrichtung 11 erstreckende zylinder- förmige Ausnehmung auf. Die zylinderförmige Ausnehmung 19 ist als Sackbohrung ausgeführt und in Richtung Steckende 8 hin offen.
In dieser zylinderförmigen Ausnehmung 19 ist ein zylinderförmiger Abschnitt 20 des Steckelements 5 angeordnet bzw. aufgenommen. Die zylinderförmige Ausnehmung 19 des Crimp-Elements 4 und der zylinderförmige Abschnitt 20 des Steckelements 5 sind vorzugsweise über eine Presspassung miteinander verbunden. Es können aber auch andere geeignete Verbindungen vorgesehen sein, um den zylinderförmigen Abschnitt 20 mit der zylinderförmigen Ausnehmung 19 nach Art einer Presspassung zu verbinden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Steckkontaktelement 2 auch einstückig ausgebildet sein, das bedeutet, das Crimp-Element 4 oder das Lötabschnitt-Element und das Steckelement 5 sind aus einem einzigen Stück geformt bzw. einstückig oder materialschlüssig miteinander verbunden.
Im Bereich des steckseitigen Endes 8 des Steckelements ist das Steckelement 5 als Steckbuchse 21 ausgebildet. Anstelle einer Steckbuchse 21 kann das Steckelement 5 in diesem Bereich auch als Steckstift 48 (Figuren 4 und 7) ausgebildet sein. Durch die zweiteilige Ausbildung des Steckkontaktelements 2 ist es möglich das Steckkontaktelement als kostengünstig und mit geringem Aufwand entweder als Buchse 21 oder als Stecker 48 auszubilden. Das vorstehend erläuterte Steckkontaktelement ist im Gehäuse 3 angeordnet, das im Folgenden detailliert beschrieben wird (Figuren 5 bis 12).
Der Isolierkörper 27 des Gehäuses 3 weist eine sich in Steckrichtung 11 erstreckende Durchgangsöffnung 22 auf. Die Durchgangsöffnung 22 bildet eine Steckkontaktelementaufnahme 23 aus.
Das Gehäuse 3 und das Steckkontaktelement 2 des Steckverbinders 1 werden im Folgenden in Steckrichtung 11 von einem crimp-seitigen Ende 7 in Richtung eines steckseitigen Endes 8 hin beschrieben.
Im Bereich des crimp-seitigen Endes 7 weist die Durchgangsöffnung einen Verdrehsiche- rungsaufnahmeabschnitt 24 auf. Der Verdrehsicherungsaufnahmeabschnitt 24 ist im Querschnitt korrespondierend bzw. komplementär zum Verdrehsicherungsabschnitt 9 des Steckkontaktelements 2 derart ausgebildet, dass der Verdrehsicherungsabschnitt 9 des Steckkon- taktelements 2 in etwa formschlüssig im Verdrehsicherungsaufnahmeabschnitt 24 der Steckkontaktelementaufnahme 23 des Gehäuses 3 angeordnet ist. Unter in etwa formschlüssig wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass eine geringfügige Drehbewegung zwischen dem Verdrehsicherungsabschnitt 9 und dem Verdrehsicherungsaufnahmeab- schnitt 24 um wenige Grad möglich sein kann um das Einführen des Steckkontaktelements 2 in die die Steckkontaktelementaufnahme 23 zu erleichtern.
An den Verdrehsicherungsaufnahmeabschnitt 24 schließt sich in Richtung des steckseitigen Endes 8 ein in etwa zylinderförmiger Dichtabschnitt 25 an. Im Dichtabschnitt 25 der Steckelementaufnahme 23 des Gehäuses 3 ist die Dichtung 15 des Steckkontaktelements 2 der- art vom Dichtabschnitt 25 umgeben bzw. umschlossen, dass die Dichtung 15 das Steckkontaktelement 2 gegenüber der Steckkontaktelementaufnahme 23 abdichtet.
Mit dem erfindungsgemäßen Steckverbinder 1 wird die als Durchgangsöffnung 22 ausgebildete Steckkontaktelementaufnahme 23 mittels der Dichtung 15 gegenüber dem Steckkontak- telement 2 derart abgedichtet, dass keine Feuchtigkeit durch die Steckkontaktelementaufnahme 23 hindurchtreten kann. An den Dichtabschnitt 25 schließt sich in Steckrichtung 11, in Richtung steckseitigem Ende 8 eine zylindrische Ausnehmung 26 an. Deren Durchmesser ist größer als der Durchmesser des Dichtabschnitts, wodurch eine Kante 43 ausgebildet wird. Im Bereich des crimp-seitigen Endes 7 dieser zylindrischen Ausnehmung 26 ist der Haltering
17 des Steckkontaktelements 2 derart angeordnet, dass die Rastabschnitte der Rastfedern
18 des Halterings 17 an der Kante 43 anliegen und eine Bewegung des Steckkontaktelements 2 im Isolierkörper 27 entgegen der Steckrichtung 11 verhindern. Eine Bewegung des Steckkontaktelements 2 im Isolierkörper 27 in Steckrichtung 11 wird durch eine Kante 44 des Isolierkörpers 27 verhindert an der ein Übergang des Crimp- Abschnittes 6 zum Verdrehsicherungsaufnahmeabschnitt 9 des Steckkontaktelements anschlägt. Im steckendseitigen Bereich 8 ist die Steckbuchse 21 des Steckkontaktelements 2 in der Durchgangsöffnung 22 des Gehäuses 3 derart aufgenommen, dass radial umlaufend ausreichend Spiel zum Betätigen der Steckbuchse 21 vorhanden ist. Dieser Bereich der Durchgangsöffnung wird als Kontaktbereich 41 bezeichnet. Der das Steckelement 2 aufnehmende bzw. umgebende Isolierkörper 27 des Gehäuses 3 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z.B. einem glasfaserverstärkten Polymer ausgebildet.
Der Isolierkörper 27 ist von dem Dichtrahmen 28 umgeben bzw. mit diesem verbunden. Der Dichtrahmen 28 ist bspw. aus einem vernickelten Zinkdruckguss oder einem ähnlichen Material ausgebildet.
Insbesondere ein Bereich zwischen Isolierkörper 27, Dichtrahmen 28 und Abschirmgehäuseelement 39 ist mit einem geeigneten Dichtmittel, wie z.B. Silikon vergossen bzw. verpresst, um eine hundert prozentige Dichtigkeit des Steckverbinders 1 zu gewährleisten.
Im Dichtrahmen 28 sind zumindest zwei Gewindebuchsen 29 mit entsprechenden Gewindebohrungen 30 angeordnet. Eine Mantelwandung 31 der Gewindebuchse 29 ist gegenüber einer im Dichtrahmen 28 angeordneten Buchsenausnehmung 32 zur Aufnahme der Gewin- debuchse 29 mittels eines Buchsendichtringes 33 abgedichtet. Vorzugsweise ist die Buchsenausnehmung 32 derart ausgebildet, dass eine Gewindebuchse 29 derart darin einsetzbar ist, dass die Gewindebohrung 30 in Richtung crimp-seitiges oder in Richtung steckseitiges Ende 7, 8 hin offen ist. Die Gewindebuchsen 29 sind als Niete bzw. als Einnietmutter ausge- bildet und demgemäß nach Art einer Niet- bzw. Pressverbindung mit dem Dichtrahmen 28 verbunden.
Zur Montage des Steckverbinders 1 bzw. um diesen mit einem Gehäuse 45 zu verbinden sind entsprechende Sechskantschrauben 46 vorgesehen.
In einem radialen Randbereich weist der Dichtrahmen 28 eine in Richtung Steckende 8 offene, kreisringförmig umlaufende Steckflächendichtungsnut 34 zur Aufnahme eines Steckflä- chendichtrings 35 auf. Zusätzlich und/oder alternativ kann auch eine weitere Steckflächen- dichtungsnut 34 mit einer in Richtung crimp-seitiges Ende 7 weisenden Öffnung, die ebenfalls zur Aufnahme eines Steckflächendichtrings 35 ausgebildet ist, vorgesehen sein.
Der Dichtrahmen 28 weist eine zentrale Ausnehmung 36 zur Aufnahme des Isolierkörpers 27 auf. Diese Ausnehmung 36 ist in etwa napfförmig ausgebildet, so dass eine Aufnahmerast- kante 37, die auf einer Mantelwandung 38 des Isolierkörpers 27 ausgebildet ist, ein Verschieben des Isolierkörpers 27 in Richtung des crimp-seitigen Endes 7 relativ zum Dichtrahmen 28 verhindert.
Im steckendseitigen Bereich 8 wird eine Bewegung des Isolierkörpers relativ zum Dichtrah- men 28 durch ein flanschartiges Abschirmgehäuseelement 39 verhindert. Das Abschirmgehäuseelement 39 weist in etwa zentral in Steckrichtung eine Öffnung 40 auf, über die ein entsprechender Steckstift (nicht dargestellt) in die Steckbuchse 21 des Steckverbinders 1 einführbar ist. Weiterhin ist das Abschirmgehäuseelement 39 aus einem Blech, bspw. aus verzinntem Messing ausgebildet.
Im Bereich der Öffnung 40 bildet das Abschirmgehäuseelement 39 eine umlaufende Rastkante aus, die eine Bewegung des Isolierkörpers 27 in Steckrichtung 11 in Richtung Steckende 8 des Isolierkörpers 27 bezüglich des Dichtrahmens 28 verhindert. Das Abschirmgehäuseelement bildet in Verbindung mit einem entsprechenden gegen Gegensteckstift oder einer Geg- gensteckbuchse eine Abschirmung aus.
Die Bauteile des Steckverbinders, insbesondere der Isolierkörper 27, der Dichtrahmen 28 und das Abschirmgehäuseelement 39 werden durch das Vernieten der Gewindebuchsen 29 miteinander verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders 1, die analog zur ersten Ausführungsform des Steckverbinders 1 ausgebildet ist, sind anstelle eines Steckkontaktelements 2 drei nebeneinander angeordnete Steckkontaktelemente 2 vorgesehen (Figuren 10 bis 12).
Demgemäß weist der Isolierkörper 27 drei Durchgangsöffnungen 22 auf, die analog zu den Durchgangsöffnungen 22 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet sind und demgemäß drei Steckkontaktelementaufnahmen 23 ausbilden (Figuren 10 bis 12).
Ein erfindungsgemäßer Steckverbinder 1 kann beispielsweise in einer Kabinenwandung (nicht dargestellt) einer Arbeitskabine oder einem Gehäuse 45 angeordnet sein, wobei der Dicht- rahmen 28 mittels des Steckflächend ichtrings 35 gegenüber einer Gehäusewandung abgedichtet ist (Figur 9). Durch die verschiedene Anordnung der beiden Steckflächendichtungsnu- ten und der Gewindebuchsen ist es möglich, den erfindungsgemäßen Steckverbinder 1 je nach Bedarf mit beliebiger Orientierung mit einer Kabinenwandung zu verbinden. Der erfindungsgemäße Steckverbinder 1 somit kann ein ein- oder mehrpoliges Steckverbinder-System zum Potenzialausgleich ausbilden.
Die meisten elektrischen Antriebssysteme für eine regelbare Drehzahl haben einen Erdab- leiterstrom größer als AC 3,5 mA.
Für den Fall, dass ein Erdableiterstrom von mehr als AC oder DC 10 mA aufweist, weist ein mit dem erfindungsgemäße Steckverbinder verbundener Schutzleiter einen Mindestquerschnitt von 10 mm2 Cu oder 16 mm2 AI über seine Gesamtlänge auf. Der erfindungsgemäße Steckverbinder erfüllt mindestens die Anforderungen an die IP66 im gesteckten und ungesteckten Zustand, das bedeutet, es darf keine Feuchtigkeit über den Steckverbinder in das Gerät eindringen. Der Steckverbinder ist demgemäß wasserdicht ausgebildet. Weiterhin ist der Dichtrahmen auf Grund der beidseitig ausgebildeten Steckflächend ich- tungsnuten 34 und des darin anordbaren Steckflächendichtringes sowohl für eine rückseitige Montage (Figur 9) als auch eine frontseitige Montage (nicht dargestellt) ausgebildet ist.
Der Hochstromkontakt des Steckkontaktelements kann einen geraden Kabelanschluss mit mindestens AWG8 ausbilden. Die Strombelastung liegt maximal bei 10 mA.
Ein damit verbundenes Erdungskabel weist demgemäß eine Querschnittsfläche von 10 mm2 auf. Die Betriebstemperatur des Steckverbinders liegt im Bereich von -25°C bis +70°C.
Bezuaszeichenliste:
1 Steckverbinder 25 Dichtabschnitt
Steckkontaktelement 30 26 zylindrische Ausnehmung
Gehäuse 27 Isolierkörper
Crimp-Element 28 Dichtrahmen
Steckelement 29 Gewindebuchse
Crimp-Abschnitt 30 Gewindebohrung crimp-seitiges Ende 35 31 Mantelwandung steckseitiges Ende 32 Buchsenausnehmung
Verdrehsicherungsabschnitt 33 Buchsendichtring
10 Mantelwandung 34 Steckflächendichtungsnut
11 Steckrichtung 35 Steckflächendichtring
12 Verdrehsicherungsflächen 40 36 Ausnehmung
13 Dichtungsabschnitt 37 Aufnahmeabschnitt
14 Ausnehmung 38 Mantelwandung
15 Dichtung 39 Abschirmgehäuseelement
16 Rastabschnitt 40 Öffnung
17 Haltering 45 41 Kontaktbereich
18 Rastelemente 42 Kabel
19 zylinderförmige Ausnehmung 43 Kante
20 zylinderförmiger Abschnitt 44 Kante
21 Steckbuchse 45 Gehäuse
22 Durchgangsöffnung 50 46 Sechskantschraube
23 Steckkontaktelementaufnahme 47 Rast kanten
24 Verdrehsicherungsaufnahme- 48 Steckstift
abschnitt

Claims

Patentansprüche
Steckverbinder, insbesondere für eine Hochstromanwendung, mit einem elektrisch leitenden Steckkontaktelement und einem elektrisch isolierenden Gehäuse, wobei das Gehäuse zumindest eine eine Steckkontaktelementaufnahme bildende Durchgangsöffnung zum Aufnehmen des Steckkontaktelements aufweist, wobei die Steckkontaktelementaufnahme zumindest bereichsweise das Steckkontaktelement umschließt und eine Dichtung in dem Bereich vorgesehen ist, in welchen die Steckkontaktelementaufnahme das Steckkontaktelement umschließt, so dass die Dichtung die Steckkontaktelementaufnahme gegenüber dem Steckkontaktelement abdichtet, und das Steckkontaktelement einen Crimpabschnitt zum Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zu einem Kabel aufweist, wobei das Steckkontaktelement aus einem Crimp-Element und einem Steckelement ausgebildet ist, die mittels einer Presspassung miteinander verbunden sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet
dass der Steckverbinder mehrere Steckkontaktelementaufnahmen aufweist, in welchen jeweils ein Steckkontaktelement angeordnet ist, und die Steckkontaktelementaufnahmen gegenüber dem Steckkontaktelement abgedichtet sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichtung ein O-Ring ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse eine Steckfläche aufweist, welche in einem mit einem Gegensteckverbinder verbunden Zustand zum Gegensteckverbinder weist, wobei an der Steckfläche ei- ne umlaufende Steckflächendichtung angeordnet ist, welche im gesteckten Zustand an einer entsprechenden Gegenfläche anliegt.
5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steckkontaktelement und die korrespondierende Steckkontaktelementaufnahme einen Formschluss aufweisen, so dass das Steckkontaktelement verdrehsicher in der Steckkontaktelementaufnahme angeordnet ist.
6. Steckverbinder nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steckkontaktelement einen etwa zylinderförmigen Abschnitt aufweist, der mit ebenen Flächen abgeflacht ist und die Steckkontaktelementaufnahme hierzu korrespondierend geformt ist, so dass hierdurch der Formschluss ausgebildet ist.
7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet
dass das Steckkontaktelement ein Rastelement und die korrespondierende Steckkontaktelementaufnahme ein Gegenrastelement aufweist, so dass das Steckkontaktelement rastend in der Steckkontaktelementaufnahme gehalten wird.
8. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steckkontaktelement einen Steckstift oder eine Steckbuchse aufweist.
9. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steckkontaktelement eine Querschnittsfläche von zumindest 5 mm2 und vorzugsweise von zumindest 8 mm2 aufweist.
10. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das das Crimp-Element eine sich in Steckrichtung erstreckende zylinderförmige Ausnehmung aufweist und das Steckelement einen korrespondierend ausgebildeten zy- linderförmigen Abschnitt aufweist oder umgekehrt, sodass die zylinderförmige Ausnehmung des Crimp-Elements und der zylinderförmige Abschnitt des Steckelements über die Presspassung miteinander verbunden sind..
11. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Abschirmgehäuseelement vorgesehen ist, wobei das Abschirmgehäuseelement in etwa zentral in Steckrichtung eine Öffnung aufweist, über die ein entsprechender Steckstift in eine Steckbuchse des Steckverbinders 1 einführbar ist.
12. Steckverbinder nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abschirmgehäuseelement aus einem Blech, beispielsweise aus verzinktem Mes- sing, ausgebildet ist und wobei das Abschirmgehäuseelement in Verbindung mit einem entsprechenden Gegensteckstift oder eine Gegensteckbuchse eine Abschirmung für den Steckverbinder ausbildet.
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