EP4168285B1

EP4168285B1 - Hochleistungssteckverbindersystem

Info

Publication number: EP4168285B1
Application number: EP21739543.3A
Authority: EP
Inventors: Alexander SCHÖNFELD; Bernard Schlegel; Christof HERMONI
Original assignee: Harting Electric Stiftung and Co KG
Current assignee: Harting Electric Stiftung and Co KG
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2021-06-11
Publication date: 2025-07-30
Anticipated expiration: 2041-06-11
Also published as: CN115697810B; US20230166778A1; CN115697810A; EP4168285A1; DE102020116344A1; KR102946509B1; KR20230025016A; WO2021259417A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Isolierkörper für ein Hochleistungssteckverbindersystem nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
Derartige Isolierkörper werden verwendet, um Hochleistungskabel in einem Hochleistungssteckverbindersystem von dem Umfeld zu isolieren, welches beispielsweise aus Sicherheitsgründen nicht mit elektrisch leitenden Komponenten in Verbindung stehen darf. Besonders liegt dabei das Augenmerk auf der Anwendbarkeit in Unterflurbereichen schienengebundener Fahrzeuge, insbesondere der Verbindung von Triebwagen und Triebwaggons untereinander.

Stand der Technik

Im Stand der Technik sind Lösungen bekannt, welche die Übertragung und/oder Verteilung hoher elektrische Ströme und/ oder Spannung zwischen Fahrzeugen untereinander oder zwischen Fahrzeugen mit angehängten Modulen ermöglichen. Diese Lösungen sehen jedoch zumeist eine unvorteilhafte und zum Teil unlösbare Fixierung der entsprechenden Kontaktelemente vor.
Besonders nachteilig an dem Stand der Technik ist die fehlende Wartungsfreundlichkeit und in der Regel auch ein erhöhter Platzbedarf. Grade bei stark beanspruchten Kontaktelementen, wie beispielsweise im Bereich des schienengebundenen Verkehrs wird es aufgrund immer höherer Anforderungen jedoch vermehrt zu Reparatur und Wartungsbedarf, beispielsweise durch erhöhte Elektroerosion aufgrund der hohen Stromstärken von über 500A.
Isolierkörper sind im Stand der Technik in verschiedensten Ausführungen bekannt, siehe z. B. den im Dokument DE 41 26 923 C1 beschriebenen Isolierkörper, jedoch gibt es keine Ausführung, welche eine schnelle und einfache Konfektionierung, beziehungsweise Montage ermöglicht. Vor allem im Bereich der Hochleistungssteckverbinder ist es wünschenswert, dass die verhältnismäßig großen Komponenten eine einfache Handhabung während der Montage, Wartung und/ oder Reparatur ermöglichen. Der Stand der Technik legt in diesem Bereich keine zufriedenstellende Lösung dar.
Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 600 06 937 T2 , DE 600 04 607 T2 , DE 31 18 490 A1 und EP 0 863 579 A2 .

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Isolierkörper für ein Hochleistungssteckverbindersystem anzubieten, welcher eine besonders einfache Handhabung während der Konfektionierung, Wartung und/ oder Reparatur.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Hochleistungssteckverbindersystem anzubieten, welches für den Einsatz eines erfindungsgemäßen Isolierkörper ausgelegt ist.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
Eine Ausführungsform sieht einen Isolierkörper für ein Hochleistungssteckverbindersystem vor, aufweisend zumindest eine Anschlagform zur Begrenzung des Einbringweges in das Hochleistungssteckverbindersystem und zumindest eine Ausnehmung, welche eine Kontaktierung eines aufnehmbaren Hochleistungskontaktes mit zumindest einer elektrisch leitenden Schiene ermöglicht, wobei der Isolierkörper zumindest eine Halteform aufweist, welche sich umfangseitig an dem Isolierkörper in der Nähe der Anschlagform befindet. Dabei ist der Isolierkörper zumindest an einer Innenraumseite mit zumindest einem Formelement ausgeführt, welches Luftstrecken und Kriechstrecken vorteilhaft vergrößert. Der Isolierkörper sowie der Hochleistungssteckverbinder ist insbesondere für Stromstärken größergleich 80 Ampere, bevorzugt Stromstärken über 500 Ampere, speziell Stromstärken im Bereich 800 Ampere ausgelegt. Weiter sind auch Stromstärken im Bereich 1000 Ampere, oder sogar Stromstärken im Bereich 1200 Ampere umsetzbar. Damit wird insbesondere sichergestellt, dass eine Verwendung im Bereich schienengebundener Fahrzeuge, insbesondere im Bereich unterflur von Waggons, Triebwagen und Triebwaggons möglich ist. Unter der Formulierung "in der Nähe" bezogen auf den Abstand der Halteform zur Anschlagform sei im Wesentlichen ein Abstand kleinergleich 25 mm zu verstehen. Besonders sei die Formulierung "in der Nähe" auf einen Abstand kleinergleich 10 mm zu verstehen. Vorzugsweise ist die Formulierung "in der Nähe" als Abstand kleinergleich 5mm zu verstehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Halteform dazu ausgeformt ist, mit zumindest einer Befestigungsform an einem Kabelanschlussgehäuse des Hochleistungssteckverbindersystems formschlüssig in Eingriff bewegt zu werden. Damit ist insbesondere gemeint, dass die Halteform als zumindest ein Fortsatz an dem Isolierkörper ausgeformt ist. Ganz besonders vorteilhaft wirkt dabei eine radial angeformte Halteform, wobei die Halteform im Stil eines Bajonettverschlusses mit der Befestigungsform in Eingriff bringbar ist.
In einer sinnvollen Ausführungsform ist die Halteform zu der Befestigungsform im Wesentlichen kongruent gestaltet. Damit ist gemeint, dass die Halteform zumindest in einer Ausrichtung zunächst durch eine Durchgangsöffnung im Kabelanschlussgehäuse geführt wird. Nach einer Rotation des Isolierkörpers werden dann Halteform und Befestigungsform überlagernd in Eingriff gebracht. Weitere Formelemente können hier für eine Verrastung sorgen. Dazu können Halteform und Befestigungsform beispielsweise ineinander eingreifende Nut und Feder, Nocken, Keile, oder vergleichbare Elemente aufweisen.
In einer geschickten Ausführungsform ist die Halteform zur Befestigung durch zumindest eine Auslassung im Kabelanschlussgehäuse geführt wird, wobei die Auslassung mit der Durchgangsöffnung verbunden ist. Damit ist gemeint, dass sich die Halteform im Wesentlichen über den Radius der Durchgangsöffnung hinaus erstreckt. Eine entsprechende Befestigungsform gibt also im Wesentlichen den Radius der Durchgangsöffnung vor, erlaubt allerdings durch zumindest eine Auslassung das Hindurchführen der Halteform des Isolierkörpers.
In einer weiterführenden Ausführungsform ist die Halteform zu der Auslassung im Wesentlichen kongruent gestaltet. Diese Ausführungsform stellt auf einfache Weise sicher, dass die Halteform durch die Durchgangsöffnung geführt werden kann, um anschließend mit der Befestigungsform in Eingriff gebracht zu werden. Besonders geschickt scheint dabei eine Ausführungsform, bei der die Halteform, die Befestigungsform und die Auslassung kongruent ausgeführt sind.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Halteform und die Befestigungsform in einem Betriebszustand derart ausgerichtet sind, dass die Ausnehmung die Montage der Schiene mit dem von dem Isolierkörper aufgenommenen Hochleistungskontakt ermöglicht. Damit ist gemeint, dass der Isolierkörper die Ausnehmung nach in Eingriff bringen der Halteform und der Befestigungsform in eine Richtung weist, in welcher der Hochleistungskontakt, welcher von dem Isolierkörper getragen wird, mit der Schiene im Kabelanschlussgehäuse fixiert wird. Beispielsweise wird der Isolierkörper im Betriebszustand derart angeordnet, dass die Ausnehmung in Richtung eines Gehäusedeckels des Kabelanschlussgehäuses weist. Auf diese Weise kann anschließend eine Schiene zur Übertragung elektrischen Stroms und/ oder elektrischer Spannung auf den Hochleistungskontakt aufgebracht und fixiert werden, beispielsweise durch eine Schraube.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Formelement im Wesentlichen als Wellenform ausgeführt. Dabei wird die Wellenform aus zumindest zwei an der Innenseite des Isolierkörpers umlaufenden und voneinander beabstandeten Ringen gebildet. Ganz besonders sinnvoll ist dabei eine stoffschlüssige Verbindung der Ringe mit dem Isolierkörper. Geschickt ist vor Allem eine Ausführungsform mit an dem Isolierkörper angeformten Ringen.
Eine weitere Aufgabe wird durch ein Hochleistungssteckverbindersystem zur Verbindung und/ oder Verteilung von elektrischem Strom und/ oder elektrischer Spannung gelöst, wobei das Hochleistungssteckverbindersystem, ein Kabelanschlussgehäuse und einen Innenraum aufweist, wobei der Innenraum über zumindest zwei Durchgangsöffnungen verfügt, in die jeweils zumindest ein Isolierkörper eingefügt werden kann. Dabei weist das Kabelanschlussgehäuse zumindest eine, an der Durchgangsöffnung angeordnete Befestigungsform auf, welche zur formschlüssigen Fixierung des Isolierkörpers ausgelegt ist. Besonders bevorzugt weist die Durchgangsöffnung zumindest eine Auslassung auf, welche zumindest kongruent zu einer Halteform des Isolierkörpers ausgeformt ist. Der einfachen Montage halber kann eine Auslassung etwas größer als die Halteform ausgeführt sein. Ein derart ausgestaltetes Hochleistungsverbinderstecksystem eröffnet durch die Aufnahmefähigkeit eines erfindungsgemäßen Isolierkörpers eine kompaktere Bauform, als durch den Stand der Technik üblich. Darüber hinaus wird durch das Zusammenspiel von Halteform des Isolierkörpers und der Befestigungsform des Kabelanschlussgehäuses die Montage, Wartung und/ oder Reparatur eines derartigen Hochleistungssteckverbindersystems besonders gesteigert. Durch die benötigte Baugröße des Kabelanschlussgehäuses kann während der Montage, Wartung und/ oder Reparatur eine Veränderung der Position des Kabelanschlussgehäuses notwendig sein. Durch das in Eingriff bringen der Halteform und der Befestigungsform kann ein Benutzer zunächst einen Isolierkörper in das Kabelanschlussgehäuse einsetzen und dort fixieren, sodass er das Kabelanschlussgehäuse aufnehmen und anderweitig positionieren kann, ohne dass der Isolierkörper seine angedachte Positionierung verliert.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine seitliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Isolierkörpers;
Fig. 2: eine Darstellung eines Isolierkörpers in einer Ansicht auf die Innenraumseite;
Fig. 3: eine Darstellung eines Hochleistungssteckverbindersystems mit drei eingesetzten Isolierkörpern;
Fig. 4: eine Darstellung eines Kabelanschlussgehäuses eines Hochleistungssteckverbindersystems.

Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein. Richtungsangaben wie beispielsweise "links", "rechts", "oben" und "unten" sind mit Bezug auf die jeweilige Figur zu verstehen und können in den einzelnen Darstellungen gegenüber dem dargestellten Objekt variieren.
Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Isolierkörper 1 in einer seitlichen Ansicht. Die Figur 2 zeigt den erfindungsgemäßen Isolierkörper 1 in einer Ansicht von einer Innenraumseite 11 in Richtung einer Anschlagsform 12. Der Aufbau sieht dabei eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form vor, welche eine Steckverbinderseite 10 und die Innenraumseite 11 aufweist. Dabei werden die Steckverbinderseite 10 und die Innenraumseite 11 von der Anschlagform 12 getrennt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anschlagsform 12 als umfangseitiger Ring ausgeführt. Nahe der Anschlagsform 12 befindet sich auf der Innenraumseite 11 zumindest eine Halteform 13. In der gezeigten Ausführungsform sind drei Halteformen 13 an der Innenraumseite 11 des Isolierkörpers 1 angeformt. Die Halteformen 13 sind dabei im Wesentlichen 120° voneinander versetzt umfangseitig angeordnet, was besonders in der Ansicht der Figur 2 deutlich wird. Weiterhin weist die Innenraumseite 11 eine Wellenform 14 auf, welche dazu ausgelegt ist, Luftstrecken und Kriechstrecken im Innenraum 8 eines Kabelanschlussgehäuses 4 in vorteilhafter Weise zu vergrößern. Bei der Wellenform 14 handelt es sich im Wesentlichen um einige umlaufend angeformte Ringe. Besonders sinnvoll ist dabei die Ausformung der Wellenform 14 mit zumindest zwei Ringen, besser noch mit zumindest 4 Ringen, oder idealerweise, wie im dargestellten Fall, zumindest 6 Ringen. Schließlich sieht die gezeigte Ausführungsform noch eine Ausnehmung 15 vor, welche es einer im Kabelanschlussgehäuse 4 angeordneten, elektrisch leitenden Schiene 3 ermöglicht, mit einem in dem Isolierkörper 1 eingesetzten Hochleistungssteckkontakt 5 in besonders platzsparender Weise in Eingriff gebracht werden kann.
Die Figur 3 zeigt das Zusammenspiel verschiedener Komponenten eines Hochleistungssteckverbindersystems 2. Dabei ist zunächst das Kabelanschlussgehäuse 4 zu erkennen. Üblicherweise handelt es sich bei einem derartigen Kabelanschlussgehäuse 4 um ein Metallgehäuse, welches zumindest größtenteils lackiert ist. In einem im Kabelanschlussgehäuse 4 geformten Innenraum 8 lässt sich eine Isolierschale 6 erkennen. Drei Isolierkörper 1 mit darin eingesetzten Hochleistungskontakten 5 ragen in den Innenraum 8 hinein. Die Hochleistungskontakte 5 verfügen über einen planen Bereich, auf welchen die elektrisch leitende Schiene 3 aufgelegt werden kann. Gewindeöffnungen an den Hochleistungskontakten 5 ermöglichen die Fixierung der Schiene 3 mittels Befestigungselementen 7, beispielsweise Innensechskantschrauben. Der Einsatz anderer oder vergleichbarer Befestigungselemente und/ oder Welle-Narbe-Verbindungen ergeben sich einem Fachmann. Schließlich wird durch die Darstellung ebenfalls deutlich, dass die Wellenform 14 der Isolierkörper 1 die Luftstrecken und Kriechstrecken im Innenraum 8 von der Schiene 3 und den Hochleistungskontakten zu dem Kabelanschlussgehäuse 4 vorteilhaft beeinflussen. Zusätzlich sorgt eine nicht dargestellte Isolierschale, welche in die dargestellte Isolierschale 6 eingesetzt wird für eine zumindest vorschriftsmäßige Einhaltung der Luft und Kriechstrecken. Idealerweise wird die Verschachtelung der Isolierschalen derart ausgeführt, dass die Vorschriften zumindest leicht im Positiven überschritten werden. Weiterhin lässt sich erkennen, dass die Halteformen 13 der Isolierkörper 1 an dem Kabelanschlussgehäuse 4 anliegen. Dazu werden die Isolierkörper 1 durch in dem Kabelanschlussgehäuse 4 angeordnete Durchgangsöffnungen 9 geführt. In der Figur 4 wird deutlich, dass die Durchgangsöffnungen 9 über Befestigungsformen 20 verfügen. Weiterhin wird deutlich, dass die Befestigungsformen 20 von Auslassungen 21 getrennt werden. Die Auslassungen 21 ermöglichen es, je Durchgangsöffnung 9 einen Isolierkörper 1 mit seinen Halteformen 13 hindurchzuführen und anschließend durch Rotation der Isolierkörper 1, diese durch deren Halteformen 13 an den Befestigungsformen 20 formschlüssig anzuordnen.
Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden, vorausgesetzt, dass die sich dadurch ergebenden Kombinationen unter den durch die beiliegenden Ansprüche definierten Schutzbereich fallen.

Bezugszeichenliste

1: Isolierkörper
2: Hochleistungssteckverbindersystem
3: Schiene
4: Kabelanschlussgehäuse
5: Hochleistungssteckkontakt
6: Isolierschale
7: Befestigungselement
8: Innenraum
9: Durchgangsöffnung
10: Steckverbinderseite
11: Innenraumseite
12: Anschlagform
13: Halteform
14: Wellenform
15: Ausnehmung
20: Befestigungsform
21: Auslassung

Claims

Isolierkörper (1) für ein Hochleistungssteckverbindersystem (2), aufweisend zumindest eine Anschlagform (12) zur Begrenzung des Einbringweges in das Hochleistungssteckverbindersystem (2) und zumindest eine Ausnehmung (15), welche eine Kontaktierung eines aufnehmbaren Hochleistungskontaktes (5) mit zumindest einer elektrisch leitenden Schiene (3) ermöglicht,
wobei der Isolierkörper (1) zumindest eine Halteform (13) aufweist, welche sich umfangseitig an dem Isolierkörper (1) in der Nähe der Anschlagform (12) befindet,

dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (1) zumindest an einer Innenraumseite (11) mit zumindest einem Formelement ausgeführt ist, welches Luftstrecken und Kriechstrecken vorteilhaft verlängert.
Isolierkörper (1) nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halteform (13) dazu ausgeformt ist, mit zumindest einer Befestigungsform (20) an einem Kabelanschlussgehäuse (4) des Hochleistungssteckverbindersystems (2) formschlüssig in Eingriff bewegt zu werden.
Isolierkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halteform (13) zu der Befestigungsform (20) im Wesentlichen kongruent gestaltet ist.
Isolierkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halteform (13) zur Befestigung zunächst durch eine Durchgangsöffnung (9) im Kabelanschlussgehäuse (4) geführt wird.
Isolierkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halteform (13) zur Befestigung durch zumindest eine Auslassung (21) im Kabelanschlussgehäuse (4) geführt wird, wobei die Auslassung (21) mit der Durchgangsöffnung (9) verbunden ist.
Isolierkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halteform (13) zu der Auslassung (21) im Wesentlichen kongruent gestaltet ist.
Isolierkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halteform (13) und die Befestigungsform (20) im Betriebszustand derart ausgerichtet sind, dass eine Ausnehmung (15) die Montage der Schiene (3) mit dem von dem Isolierkörper (1) aufgenommenen Hochleistungskontakt (5) ermöglicht.
Isolierkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Formelement im Wesentlichen als Wellenform (14) ausgeführt ist.
Isolierkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wellenform (14) aus zumindest zwei an der Innenseite (11) des Isolierkörpers (1) umlaufenden und voneinander beabstandeten Ringen gebildet wird.
Hochleistungssteckverbindersystem (2) zur Verbindung und/ oder Verteilung von elektrischem Strom und/ oder elektrischer Spannung, aufweisend ein Kabelanschlussgehäuse (4) und einem Innenraum (8), wobei der Innenraum (8) über zumindest zwei Durchgangsöffnungen (9) verfügt, in die je zumindest ein Isolierkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche eingefügt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kabelanschlussgehäuse (4) zumindest eine, an der Durchgangsöffnung (9) angeordnete Befestigungsform (20) aufweist, welche zur formschlüssigen Fixierung des Isolierkörpers (1) ausgelegt ist.
Hochleistungssteckverbindersystem (2) gemäß Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchgangsöffnung (9) zumindest eine Auslassung (21) aufweist, welche zumindest kongruent zu einer Halteform (13) des Isolierkörpers (1) ausgeformt ist.