EP4287416A1 - Elektrische steckdose für ein konstruktionsspielzeug - Google Patents

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EP4287416A1
EP4287416A1 EP23172764.5A EP23172764A EP4287416A1 EP 4287416 A1 EP4287416 A1 EP 4287416A1 EP 23172764 A EP23172764 A EP 23172764A EP 4287416 A1 EP4287416 A1 EP 4287416A1
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EP
European Patent Office
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side wall
longitudinal direction
electrical
plug
socket
Prior art date
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EP23172764.5A
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EP4287416C0 (de
EP4287416B1 (de
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Martynas Puotkalis
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Doubleeagle Industry China Ltd
Original Assignee
Doubleeagle Industry China Ltd
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    • H01R24/60—Contacts spaced along planar side wall transverse to longitudinal axis of engagement
    • H01R24/62—Sliding engagements with one side only, e.g. modular jack coupling devices
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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H33/00—Other toys
    • A63H33/04—Building blocks, strips, or similar building parts
    • A63H33/042—Mechanical, electrical, optical, pneumatic or hydraulic arrangements; Motors
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    • A63H33/04—Building blocks, strips, or similar building parts
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    • H01R2107/00—Four or more poles

Definitions

  • the present invention relates to an electrical socket for a construction toy according to the preamble of current claim 1.
  • Such an electrical socket is from the WO 2016/177 823 A1 known.
  • the object of the invention is to improve the known electrical socket.
  • an electrical socket injection molded from a styrene copolymer for a construction toy comprising a base body arranged in a space with a longitudinal direction, a transverse direction transverse to the longitudinal direction and a height direction transverse to the longitudinal direction and transverse to the transverse direction, with a base body located in the Longitudinal direction in the Base body extending plug receptacle, which is limited in the transverse direction by a left side wall and a right side wall opposite the left side wall and in the height direction by a floor and a ceiling opposite the floor, with an electrical contact on the floor for contacting a in the longitudinal direction in the Plug receptacle insertable plug is arranged and both the ceiling and the side walls are designed for frictional contacting of the plug, characterized in that each side walls has at least one recess extending in or against the transverse direction, which each extend in the longitudinal direction over the entire plug receptacle, wherein each side wall has at least one further depression, each of
  • the specified electrical socket is based on the idea that the electrical socket mentioned at the beginning is not only comparatively complex to manufacture due to the positive connection and the associated undercuts, because slides are necessary during injection molding, which increase the costs of the injection mold.
  • the friction surface between the plug and socket is also used over the entire area, which means fundamentally poses the risk of electrostatic charges and can lead to unintentional arcing or electrostatic discharges, which can damage the electrical components involved in the construction toy.
  • the specified socket is based on the idea of reducing the friction surface through depressions and thus reducing the risk of electrostatic charges and thus unintentional arcing or electrostatic discharges.
  • the friction surfaces have the positive side effect that a detachable, form-fitting connection can be produced, in which the connection partners can be released again under a predetermined amount of force, although less strict tolerances must be required for this force-fitting connection, because the friction surfaces are increased compared to the remaining side wall and can thus compensate for tolerances.
  • styrene copolymers are thermoplastics that are characterized by high hardness, strength and rigidity. These properties make them an ideal material for making the friction strips in the specified socket.
  • the friction strips can hold the plug securely and firmly in the socket, preventing it from accidentally slipping out. However, if the tensile force exceeds a certain threshold force of, for example, 5 N to 10 N, the friction strips enable the plug connection to be released.
  • the hardness and strength of styrene polymers ensure that the friction strips are resistant to wear and tear.
  • the friction force between the friction strips and the connector can be maintained over a long period of time without wearing or damaging the friction strips. In this way, the holding force of the plug is maintained over a longer period of time and can still be pulled out again at any time with the previously mentioned threshold force.
  • the hardness of styrene copolymers can also help the friction strips be more resistant to scratches and damage caused by contamination between the plug and the socket. These contaminants are absorbed by the recesses as escape spaces, so that the friction strips last longer and thus the holding power of the plug is maintained over a longer period of time.
  • the depression and the further depression on each side wall are arranged on opposite end sides of the side wall, viewed in the height direction. In this way, burrs or other manufacturing-related irregularities on the plug that regularly occur on its edges can be accommodated in the recesses.
  • the recess width of both recesses on each side wall is the same size.
  • the surface of the frictional connection on the side walls is arranged centrally, and on the other hand, a mirror-symmetrical design of the side walls is achieved, whereby purely locking storage of the plug in the specified socket is optimal.
  • the two recesses on each side wall form a projection extending in the longitudinal direction, which is rectangular in a cross section seen in the longitudinal direction, whereby the friction surface on the projection is flat and the plug simply fits into the socket can be inserted.
  • each recess has a depth that is between 0.1% and 10%, preferably 0.5% to 5%, particularly preferably 1% to 2% of the height of the side wall in the height direction. In this way, an optimal effect of the recesses is achieved without the socket itself having to be geometrically too large.
  • the electrical contact is resiliently mounted in the height direction, whereby the socket is set up to press the plug against the ceiling.
  • the frictional connection is further optimized and the plug is held more securely in the socket.
  • the contact pressure against the ceiling can be adjusted via the elasticity of the resilient mounting of the electrical contact.
  • an electrical plug connection comprises one of the specified electrical sockets and a plug held in the socket, which rests on the left side wall, the right side wall and the ceiling of the socket and has an electrical contact on a floor surface facing the socket , which is connected to the electrical contact of the socket.
  • the plug is limited in the transverse direction by a left side surface directed towards the left side wall and a right side surface directed towards the right side wall, and in the height direction by the bottom surface and a top surface opposite the bottom surface, with transition areas between the side surfaces and the top surface is rounded. In this way, burr formation is minimized and the above-mentioned escape spaces are increased.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a toy building block 1 for a construction toy with electrical sockets 2, wherein a plug 3 is accommodated in an electrical socket 2 injection-molded from a styrene copolymer in the form of acrylonitrile-butadiene-styrene.
  • the toy building block 1 is arranged in a space which is spanned by a longitudinal direction 4, a transverse direction 5 transverse to the longitudinal direction 4 and a height direction 6 transverse to the longitudinal direction 4 and transverse to the transverse direction 5.
  • a longitudinal direction 4 a transverse direction 5 transverse to the longitudinal direction 4
  • a height direction 6 transverse to the longitudinal direction 4 and transverse to the transverse direction 5.
  • the toy building block 1 comprises a building block body 7 on whose top side seen in the transverse direction 5 eight knobs 8 are held.
  • Knobs 8 can be inserted into knob receptacles on the underside, seen in the transverse direction 5, of a toy building block that is identical in construction to toy building block 1.
  • This plug-in principle is in the field of construction toys from various previous publications, such as GB 673,857 and the CH 362 354 A known and will not be described further here.
  • the electrical sockets 2 are held in a not visible interior of the toy building block 1, which is open via access openings 9 at the locations of the electrical sockets 2.
  • the electrical socket 2 and the plug 3 are described below using the Figs. 2 and 3 described in detail, each showing an exploded view of the electrical plug connection from one of the electrical sockets 2 and the plug 3 from different perspectives, as shown in Fig. 1 you can see.
  • the electrical socket 2 comprises a base body 10 with a plug receptacle 12 extending in the longitudinal direction 4 into the base body 10, which in the transverse direction 5 through a left side wall 14 and a right side wall 16 opposite the left side wall 14 and in the height direction 6 through a Floor 18 and a ceiling 20 opposite the floor 18 is limited.
  • the electrical socket 2 comprises an electrical connection point 24 for each electrical contact 22 on the back of the base body seen in the longitudinal direction 4, via which the respective electrical contact 22 connects to the electrical circuit leaves.
  • Frictional contact also known as non-positive contact, is to be understood as a connection in which a normal force acts on the respective surface 14, 16, 20 and the corresponding counter surface of the plug 3 and thus a mutual displacement between the electrical socket 2 and the plug 3 is prevented as long as a counterforce caused by the resulting static friction is not exceeded.
  • This counterforce necessary to release the connection between the plug 3 and the electrical socket 2 can be influenced, among other things, by a suitable choice of material and surface at the contact point.
  • the frictional connection and thus the level of the counterforce required to release the connection can also be influenced by a resilient mounting of the electrical contacts 22. The greater the rigidity of the electrical contacts 22, the higher the previously mentioned normal force with which the plug 3 is pressed against the ceiling 20.
  • the left side wall 14 has two depressions 26 which extend in the transverse direction 5 and which extend in the longitudinal direction 4 over the entire plug receptacle 12.
  • the right side wall 16 has two depressions 26 which extend counter to the transverse direction 5 and which also extend over the entire plug receptacle 12 in the longitudinal direction 4.
  • the depressions 26 are arranged on each side wall 14, 16 on opposite end sides of the respective side wall 14, 16, viewed in the height direction 6.
  • Each recess 26 has a width 28 as seen in the height direction 6, while each side wall 14, 16 has a total height 30 as seen in the height direction 6.
  • These geometric sizes are in Fig. 2 For reasons of clarity, they are only shown on the right side wall 16, but apply analogously to the left side wall 14.
  • the recess widths 28 are specially selected and meet the condition that the sum of the two recess widths 28 on each side wall 14, 16 is between 25% and 80%, particularly preferably between 40% and 70% of the total height 30 of the respective side wall 30 in the height direction 6.
  • the recess widths 28 of both recesses 26 on each side wall 14, 16 are the same size, so that when viewed in the transverse direction 5, a mirror-symmetrical design of both side walls 14, 16 results.
  • the two recesses 26 on each side wall 14, 16 form a projection 32 extending in the longitudinal direction 4, which in Fig. 2
  • a reference number is only provided on the left side wall 14.
  • Each of these projections 32 has a rectangular cross section when viewed in the longitudinal direction, so that the surface of the respective projection 32 can be optimally used as a friction surface or friction strip.
  • the friction strip on each side wall 14, 16 has a surface roughness of less than 5 ⁇ m measured according to ISO 25178-7:2020, which is preferably between 0.2 ⁇ m and 2 ⁇ m measured according to ISO 25178-7:2020.
  • the depressions 26 on the left side wall 14 each have a depth 34 seen in the transverse direction 5, while the depressions 26 on the right side wall 16 each have a depth 34 opposite the transverse direction 5. Of these depths 34 is in Fig. 2 For the sake of clarity, only one depth 34 on the left side wall 14 is provided with a reference number. Each depth 34 is between 0.1% and 10%, preferably 0.5% to 5%, particularly preferably 1% to 2% of the total height 30 of the respective side wall 14, 16.
  • connecting pins 36 are also formed, via which the electrical socket 2 can be attached to the interior of the toy building block 1, for example by gluing.
  • the plug 3 has an insertion pin 38, which is held on the front of a holding body 40 as seen in the longitudinal direction 4. Seen in the longitudinal direction 4 on the back, it has Holding body 40 has a receiving space 42 for inserting an electrical ribbon cable, not shown.
  • the basic design of this receiving space 42 and its opening to the outside are from the US 11 217 937 B2 are sufficiently well known and will not be explained further here.
  • the insertion pin 38 of the plug 3 is limited in the transverse direction 5 by left side surface 44 and a right side surface 46, while in the height direction 6 it is limited by a bottom surface 48 and a top surface 50 opposite the bottom surface 48.
  • Four slots 52 running in the longitudinal direction 4 are embedded in the bottom surface 48, in which electrical mating contacts 54 are held. These electrical mating contacts 54 lead into the above-mentioned receiving space 42 and can be electrically connected to the ribbon cable that can be accommodated therein.
  • the insertion pin 38 is limited by an end face 56.
  • the transition areas 58 between all boundary surfaces 44, 46, 48, 50, 56 of the insertion pin 38 are rounded.
  • the insertion pin 38 is inserted into the plug receptacle 12.
  • the transition areas 58 directed towards the end face 56 can be used for the guided insertion of the insertion pin 38 into the plug receptacle 12.
  • the plug 3 is pressed in the longitudinal direction 4 against the electrical socket 2.
  • An electrical contact 22 of the electrical socket 2 comes into contact with an electrical mating contact 54 of the plug 3. Due to the resilient mounting of the electrical contacts 22, they press the Insertion pin 38 with its top surface 50 against the ceiling 20 of the plug receptacle 12, so that the frictional connection explained above is established.
  • the insertion pin 38 of the plug 3 is pulled out of the plug receptacle 12 of the electrical socket 2 against the longitudinal direction 4.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aus einem Styrol-Copolymer spritzgegossene elektrische Steckdose (2) für ein Konstruktionsspielzeug (1) umfassend einen in einem Raum mit einer Längsrichtung (4), einer Querrichtung (5) quer zur Längsrichtung (4) und einer Höhenrichtung (6) quer zur Längsrichtung (4) und quer zur Querrichtung (5) angeordneten Grundkörper (10) mit einer sich in der Längsrichtung (4) in den Grundkörper erstreckenden Steckeraufnahme (12), die in der Querrichtung (5) durch eine linke Seitenwand (14) und eine der linken Seitenwand (14) gegenüberliegende rechte Seitenwand (16) und in der Höhenrichtung (5) durch einen Boden (18) und eine dem Boden (18) gegenüberliegende Decke (20) begrenzt ist, wobei am Boden (18) ein elektrischer Kontakt (22) zur Kontaktierung eines in der Längsrichtung (4) in die Steckeraufnahme (12) einführbaren Steckers (3) angeordnet und sowohl die Decke (20) als auch die Seitenwände (14, 16) zur reibschlüssigen Kontaktierung des Steckers (3) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Seitenwand (14, 16) wenigstens eine sich in beziehungsweise entgegen der Querrichtung (5) erstreckende Vertiefung (26) aufweist, die sich jeweils in der Längsrichtung (4) über die gesamte Steckeraufnahme (12) erstrecken, wobei jede Seitenwand (14, 16) jeweils wenigstens eine weitere Vertiefung (26) aufweist, die sich jeweils in der Längsrichtung (4) über die gesamte Steckeraufnahme (12) erstrecken, wobei an jeder Seitenwand (14, 16) die Vertiefung (26) und die weitere Vertiefung (26) je eine Vertiefungsbreite (28) aufweisen und wobei die Summe der beiden Vertiefungsbreiten (28) zwischen zwischen 25% und 80% besonders bevorzugt zwischen 40% und 70% der Höhe (30) der Seitenwand (14, 16) in der Höhenrichtung (6) beträgt und wobei eine Oberflächenrauheit jeder Seitenwand (14, 16) außerhalb der Vertiefungen (26) weniger als 5 µm gemessen nach ISO 25178-7:2020 beträgt..

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Steckdose für ein Konstruktionsspielzeug gemäß dem Oberbegriff des geltenden Anspruchs 1.
  • Eine solche elektrische Steckdose ist aus der WO 2016 / 177 823 A1 bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte elektrische Steckdose zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung, umfasst eine aus einem Styrol-Copolymer spritzgegossene elektrische Steckdose für ein Konstruktionsspielzeug umfassend einen in einem Raum mit einer Längsrichtung, einer Querrichtung quer zur Längsrichtung und einer Höhenrichtung quer zur Längsrichtung und quer zur Querrichtung angeordneten Grundkörper mit einer sich in der Längsrichtung in den Grundkörper erstreckenden Steckeraufnahme, die in der Querrichtung durch eine linke Seitenwand und einer der linken Seitenwand gegenüberliegende rechte Seitenwand und in der Höhenrichtung durch einen Boden und eine dem Boden gegenüberliegende Decke begrenzt ist, wobei am Boden ein elektrischer Kontakt zur Kontaktierung eines in der Längsrichtung in die Steckeraufnahme einführbaren Steckers angeordnet und sowohl die Decke als auch die Seitenwände zur reibschlüssigen Kontaktierung des Steckers ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Seitenwände wenigstens eine sich in beziehungsweise entgegen der Querrichtung erstreckende Vertiefung aufweist, die sich jeweils in der Längsrichtung über die gesamte Steckeraufnahme erstrecken, wobei jede Seitenwand jeweils wenigstens eine weitere Vertiefung aufweist, die sich jeweils in der Längsrichtung über die gesamte Steckeraufnahme erstrecken, wobei an jeder Seitenwand die Vertiefung und die weitere Vertiefung je eine Vertiefungsbreite aufweisen und wobei die Summe der beiden Vertiefungsbreiten zwischen zwischen 25% und 80% besonders bevorzugt zwischen 40% und 70% der Höhe der Seitenwand in der Höhenrichtung beträgt und wobei eine Oberflächenrauheit jeder Seitenwand außerhalb der Vertiefungen weniger als 5 µm, vorzugsweise zwischen 0,2 µm und 2 µm gemessen nach ISO 25178-7:2020 beträgt.
  • Die ISO 25178-7:2020 "Geometrische Produktspezifikation (GPS) - Oberflächenbeschaffenheit: Teil 7: Oberflächenstruktur" wurde im Jahr 2020 veröffentlicht und ersetzt die vorherigen Ausgaben der Norm, einschließlich ISO 25178-2:2012, die sich speziell auf die Charakterisierung von Oberflächenstrukturen bezieht.
  • Der angegebenen elektrischen Steckdose liegt die Überlegung zugrunde, dass die eingangs genannte elektrische Steckdose aufgrund der Formschlussverbindung und der damit einhergehenden Hinterschnitte vergleichsweise nicht nur aufwändig zu fertigen ist, weil beim Spritzgießen Schieber notwendig werden, welche die Kosten der Spritzgussform erhöhen. Die Reibfläche zwischen Stecker und Streckdose wird zudem auch über den gesamten Bereich ausgenutzt, was grundsätzlich die Gefahr von elektrostatischen Aufladungen birgt und zu unbeabsichtigten Funkenüberschlägen oder elektrostatischen Entladungen führen kann, welche die im Konstruktionsspielzeug beteiligten elektrischen Komponenten beschädigen können.
  • Hier greift die angegebene Steckdose mit der Idee an, durch Vertiefungen die Reibfläche zu verringern und so das Risiko für elektrostatischen Aufladungen und damit unbeabsichtigten Funkenüberschlägen oder elektrostatischen Entladungen zu reduzieren.
  • Die Reibflächen haben den positiven Nebeneffekt, dass sich so eine lösbare formschlussfreie Verbindung fertigen lässt, bei der sich die Verbindungspartner unter einem vorbestimmten Kraftaufwand wieder lösen zu können wobei für diese Kraftschlussverbindung weniger strenge Toleranzen gefordert werden müssen, denn die Reibflächen sind gegenüber der verbleibenden Seitenwand erhöht und können so Toleranzen ausgleichen.
  • Hinzu kommt, dass Styrol-Copolymere thermoplastische Kunststoffe sind, die sich durch eine hohe Härte, Festigkeit und Steifigkeit auszeichnen. Diese Eigenschaften machen sie zu einem idealen Material für die Herstellung der Reibstreifen in der angegebenen Steckdose. Die Reibstreifen können den Stecker sicher und fest in der Steckdose halten und somit ein unbeabsichtigtes Herausrutschen verhindern. Überschreitet die Zugkraft jedoch eine bestimmte Schwellkraft von beispielsweise 5 N bis 10 N, so ermöglichen die Reibstreifen ein Lösen der Steckverbindung.
  • Die Härte und Festigkeit von Styrol-Coplymeren sorgen dafür, dass die Reibstreifen widerstandsfähig gegen Abnutzung und Verschleiß sind. Die Reibungskraft zwischen den Reibstreifen und dem Stecker lässt sich über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten erhalten, ohne dass die Reibstreifen abnutzen oder beschädigt werden. Auf diese Weise bleibt die Haltekraft des Steckers über einen längeren Zeitraum erhalten und dennoch jederzeit mit der zuvor genannten Schwellkraft wieder herausziehen.
  • Die Härte von Styrol-Copolymeren kann trägt auch dazu bei, dass die Reibstreifen widerstandsfähiger gegenüber Kratzern und Beschädigungen sind, die durch Verunreinigungen zwischen dem Stecker und der Steckdose verursacht werden. Diese Verunreinigungen werden durch die Vertiefungen als Ausweichräume aufgenommen, so dass die Reibstreifen länger halten und somit die Haltekraft des Steckers über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten bleibt.
  • Auf diese Weise lässt sich eine lösbare Steckverbindung erreichen, die Steckverbindung aber dennoch mit einem vertretbaren Kostenaufwand fertigen.
  • In einer zusätzlichen Weiterbildung der angegebenen Steckdose sind die Vertiefung und die weitere Vertiefung an jeder Seitenwand in der Höhenrichtung gesehen an gegenüberliegenden Endseiten der Seitenwand angeordnet. Auf diese Weise lassen sich Grate oder andere fertigungsbedingte Unregelmäßigkeiten am Stecker, die regelmäßig an seinen Kanten auftreten, in den Vertiefungen aufnehmen.
  • In einer noch anderen Weiterbildung der angegebenen Steckdose ist die Vertiefungsbreite beider Vertiefungen an jeder Seitenwand gleich groß. Auf diese Weise wird einerseits die Fläche des Reibschlusses an den Seitenwände zentrisch angeordnet, andererseits wird eine spiegelsymmetrische Ausgestaltung der Seitenwände erreicht, wodurch reinschlüssige Lagerung des Steckers in der angegebenen Steckdose optimal ist.
  • In einer weiteren Weiterbildung der angegebenen Steckdose bilden die beiden Vertiefungen an jeder Seitenwand einen sich in der Längsrichtung erstreckenden Vorsprung, der in einem in der Längsrichtung gesehenen Querschnitt rechteckig ausgebildet ist, wodurch die Reibfläche auf dem Vorsprung eben ausgebildet ist und sich der Stecker einfach in die Steckdose einführen lässt.
  • In einer besonderen Weiterbildung der angegebenen Steckdose weist jede Vertiefung eine Tiefe auf, die zwischen 0,1% und 10%, vorzugsweise 0,5% bis 5%, besonders bevorzugt 1% bis 2% der Höhe der Seitenwand in der Höhenrichtung beträgt. Auf diese Weise wird eine optimale Wirkung der Vertiefungen erreicht, ohne dass die Steckdose selbst geometrisch allzugroß ausgebildet werden muss.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der angegebenen Steckdose ist der elektrische Kontakt in der Höhenrichtung federnd gelagert, wodurch die Steckdose eingerichtet ist, den Stecker in gegen die Decke zu drücken. Auf diese Weise wird der Reibschluss weiter optimiert und der Stecker sicherer in der Steckdose gehalten. Ferner lässt sich über die Elastizität der federnden Lagerung des elektrischen Kontakts der Anpressdruck gegen die Decke einstellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine elektrische Steckverbindung eine der angegebenen elektrischen Steckdosen und einen in der Steckdose gehaltenen Stecker, der an der linken Seitenwand, der rechten Seitenwand und der Decke der Steckdose anliegt und an einer zum der Steckdose gerichteten Bodenfläche einen elektrischen Kontakt aufweist, der mit dem elektrischen Kontakt der Steckdose verbunden ist.
  • In einer Weiterbildung der angegebenen elektrischen Steckverbindung ist der Stecker in der Querrichtung durch eine zur linken Seitenwand gerichtete linke Seitenfläche und eine zur rechten Seitenwand gerichtete rechte Seitenfläche sowie in der Höhenrichtung durch die Bodenfläche und eine der Bodenfläche gegenüberliegende Deckfläche begrenzt, wobei Übergangsbereiche zwischen den Seitenflächen und der Deckfläche abgerundet sind. Auf diese Weise werden eine Gratbildung minimiert und die oben genannten Ausweichräume vergrößert.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht werden, werden verständlicher im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der
  • Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Spielzeugbausteins mit elektrischen Steckdosen, wobei in einer elektrischen Steckdose ein Stecker aufgenommen ist,
    • Fig. 2 eine Explosionsdarstellung einer elektrischen Steckverbindung aus einer der elektrischen Steckdosen und einem Stecker, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, und
    • Fig. 3 die Explosionsdarstellung der elektrischen Steckverbindung der Fig. 2 aus einer anderen Perspektive.
  • In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben. Die Figuren sind rein schematisch und geben vor allem nicht die tatsächlichen geometrischen Verhältnisse wieder.
  • Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine perspektivische Darstellung eines Spielzeugbausteins 1 für ein Konstruktionsspielzeug mit elektrischen Steckdosen 2 zeigt, wobei in einer aus einem Styrol-Copolymer in Form von Acrylnitril-Butadien-Styrol spritzgegossenen elektrischen Steckdose 2 ein Stecker 3 aufgenommen ist.
  • Der Spielzeugbaustein 1 ist in einem Raum angeordnet, der durch eine Längsrichtung 4, eine Querrichtung 5 quer zur Längsrichtung 4 und eine Höhenrichtung 6 quer zur Längsrichtung 4 und quer zur Querrichtung 5 aufgespannt ist. Im Bezug auf den Spielzeugbaustein 1 erscheint die Definition dieser Richtungen etwas verwirrend, allerdings sind diese Richtungen auf die elektrische Steckdosen 2 vorgenommen, auf die später im Detail im einzelnen eingegangen wird.
  • Der Spielzeugbaustein 1 umfasst einen Bausteinkörper 7 auf dessen in der Querrichtung 5 gesehenen Oberseite acht Noppen 8 gehalten sind.
  • Noppen 8 lassen sich in Noppenaufnahmen an der in der Querrichtung 5 gesehenen Unterseite eines zum Spielzeugbaustein 1 baugleichen Spielzeugbausteins einstecken. Dieses Steckprinzip ist auf dem Gebiet von Konstruktionsspielzeug aus diversen Vorveröffentlichungen, wie der GB 673,857 und der CH 362 354 A bekannt und soll hier nicht weiter beschrieben werden.
  • Die elektrischen Steckdosen 2 sind in einem nicht weiter sichtbaren Innenraum des Spielzeugbausteins 1 gehalten, welcher an den Stellen der elektrischen Steckdosen 2 über Zugangsöffnungen 9 geöffnet ist.
  • Die elektrische Steckdose 2 und der Stecker 3 werden nachstehend anhand der Figs. 2 und 3 im Einzelnen beschrieben, die je eine Explosionsdarstellung der elektrischen Steckverbindung aus einer der elektrischen Steckdosen 2 und dem Stecker 3 aus verschiedenen Perspektiven zeigen, wie sie in Fig. 1 zu sehen sind.
  • Die elektrische Steckdose 2 umfasst einen Grundkörper 10 mit einer sich in der Längsrichtung 4 in den Grundkörper 10 erstreckenden Steckeraufnahme 12, die in der Querrichtung 5 durch eine linke Seitenwand 14 und einer der linken Seitenwand 14 gegenüberliegende rechte Seitenwand 16 und in der Höhenrichtung 6 durch einen Boden 18 und eine dem Boden 18 gegenüberliegende Decke 20 begrenzt ist.
  • Am Boden 18 sind vier elektrische Kontakte 22 zur Kontaktierung des in der Längsrichtung 4 in die Steckeraufnahme 2 einführbaren Steckers 3 angeordnet. Zum Anschluss der Kontakte 22 beispielsweise an eine elektrische Schaltung oder dergleichen umfasst die elektrische Steckdose 2 an der in der Längsrichtung 4 gesehenen Rückseite des Grundkörpers für jeden elektrischen Kontakt 22 eine elektrische Anschlussstelle 24, über die sich der jeweilige elektrische Kontakt 22 an die elektrische Schaltung anschließen lässt.
  • Im Grundkörper 10 der elektrischen Steckdose 2 sind sowohl die Decke 20 als auch die Seitenwände 14, 16 zur reibschlüssigen Kontaktierung des Steckers 3 ausgebildet. Als reibschlüssige Kontaktierung, auch kraftschlüssige Kontaktierung genannt, soll eine Verbindung verstanden werden, bei der eine Normalkraft auf die jeweilige Fläche 14, 16, 20 und die entsprechende Gegenfläche des Steckers 3 wirkt und so eine gegenseitige Verschiebung zwischen der elektrischen Steckdose 2 und dem Stecker 3 verhindert ist, solange eine durch die entstehende Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird. Diese zum Lösen der Verbindung der Verbindung zwischen Stecker 3 und elektrischer Steckdose 2 notwendige Gegenkraft lässt sich unter anderem durch eine geeignete Wahl des Materials und der Oberfläche an der Kontaktstelle beeinflussen. Der Reibschluss und damit die Höhe der zur Verbindungslösung notwendigen Gegenkraft kann ferner durch eine federnde Lagerung der elektrischen Kontakte 22 beeinflusst werden. Je größer eine Steifigkeit der elektrischen Kontakte 22 gewählt ist, desto höher ist die zuvor erwähnte Normalkraft, mit der der Stecker 3 gegen die Decke 20 gedrückt wird.
  • In der elektrischen Steckdose 2 weist die linke Seitenwand 14 zwei sich in der Querrichtung 5 erstreckende Vertiefungen 26 auf, die sich in der Längsrichtung 4 über die gesamte Steckeraufnahme 12 erstrecken. Parallel dazu weist die rechte Seitenwand 16 zwei sich entgegen der Querrichtung 5 erstreckende Vertiefungen 26 auf, die sich in der Längsrichtung 4 ebenfalls über die gesamte Steckeraufnahme 12 erstrecken. Die Vertiefungen 26 sind an jeder Seitenwand 14, 16 in der Höhenrichtung 6 gesehen an gegenüberliegenden Endseiten der jeweiligen Seitenwand 14, 16 angeordnet.
  • Jede Vertiefung 26 weist eine in der Höhenrichtung 6 gesehene Breite 28 auf, während jede Seitenwand 14, 16 in der Höhenrichtung 6 gesehen eine Gesamthöhe 30 aufweist. Diese geometrischen Größen sind in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur an der rechten Seitenwand 16 dargestellt, gelten aber für die linke Seitenwand 14 analog. In der elektrischen Steckdose sind die Vertiefungsbreiten 28 speziell gewählt und genügen der Bedingung, dass die Summe der beiden Vertiefungsbreiten 28 an jeder Seitenwand 14, 16 zwischen 25% und 80% besonders bevorzugt zwischen 40% und 70% der Gesamthöhe 30 der jeweiligen Seitenwand 30 in der Höhenrichtung 6 beträgt. Dabei sind die Vertiefungsbreiten 28 beider Vertiefungen 26 an jeder Seitenwand 14, 16 gleich groß ist, so dass sich in der Querrichtung 5 gesehen eine spiegelsymmetrische Ausgestaltung beider Seitenwände 14, 16 ergibt.
  • Die beiden Vertiefungen 26 an jeder Seitenwand 14, 16 bilden einen sich in der Längsrichtung 4 erstreckenden Vorsprung 32, der in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nur an der linken Seitenwand 14 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Jeder dieser Vorsprünge 32 weist in einem in der Längsrichtung gesehenen einen rechteckigen Querschnitt auf, so dass sich die Oberfläche des jeweiligen Vorsprungs 32 optimal als Reibfläche oder Reibstreifen verwenden lässt. Der Reibstreifen an jeder Seitenwand 14, 16 besitzt eine Oberflächenrauheit von weniger als 5 µm gemessen nach ISO 25178-7:2020, die vorzugsweise zwischen 0,2 µm und 2 µm gemessen nach ISO 25178-7:2020 liegt.
  • Die Vertiefungen 26 an der linken Seitenwand 14 besitzen jede in der Querrichtung 5 gesehen eine Tiefe 34, währen die Vertiefungen 26 an der rechten Seitenwand 16 jede entgegen der Querrichtung 5 eine Tiefe 34 besitzen. Von diesen Tiefen 34 ist in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nur eine Tiefe 34 an der linken Seitenwand 14 mit einem Bezugszeichen versehen. Jede Tiefe 34 beträgt zwischen 0,1% und 10%, vorzugsweise 0,5% bis 5%, besonders bevorzugt 1% bis 2% der Gesamthöhe 30 der jeweiligen Seitenwand 14, 16.
  • An einer Außenseite des Grundkörpers 10 der elektrischen Steckdose 2 sind ferner Anschlusszapfen 36 ausgebildet, über die sich die elektrische Steckdose 2 im Innenraum des Spielzeugbausteins 1 an diesem beispielsweise durch Verkleben befestigen lassen.
  • Der Stecker 3 besitzt einen Einschubzapfen 38, der in der Längsrichtung 4 gesehen an der Vorderseite eines Haltekörpers 40 gehalten ist. In der Längsrichtung 4 gesehen an der Rückseite besitzt der Haltekörper 40 einen Aufnahmeraum 42 zum Einschub eines nicht weiter gezeigten elektrischen Flachbandkabels. Die grundsätzliche Ausgestaltung dieses Aufnahmeraums 42 sowie seine Öffnung zur Außenseite hin sind aus der US 11 217 937 B2 hinreichend bekannt und sollen hier nicht weiter erläutert werden.
  • Der Einschubzapfen 38 des Steckers 3 ist in der Querrichtung 5 durch linke Seitenfläche 44 und eine rechte Seitenfläche 46 begrenzt, während er in der Höhenrichtung 6 durch eine Bodenfläche 48 und eine der Bodenfläche 48 gegenüberliegende Deckfläche 50 begrenzt ist. In die Bodenfläche 48 sind vier in der Längsrichtung 4 verlaufende Schlitze 52 eingelassen, in denen elektrische Gegenkontakte 54 gehalten sind. Diese elektrischen Gegenkontakte 54 führen in den oben erwähnten Aufnahmeraum 42 und lassen sich mit dem darin aufnehmbaren Flachbandkabel elektrisch verbinden.
  • In der Längsrichtung 4 ist der Einschubzapfen 38 durch eine Stirnfläche 56 begrenzt. Die Übergangsbereiche 58 zwischen allen Begrenzungsflächen 44, 46, 48, 50, 56 des Einschubzapfens 38 sind abgerundet.
  • Zur Verbindung des Steckers 3 mit der elektrischen Steckdose 2 wird der Einschubzapfen 38 in die Steckeraufnahme 12 eingesetzt. Hierbei können die zur Stirnseite 56 gerichteten Übergangsbereiche 58 zum geführten Einsetzen des Einschubzapfens 38 in die Steckeraufnahme 12 verwendet werden. Im eingesetzten Zustand liegt zumindest die linke Seitenfläche 44 des Einschubzapfens 38 an der linken Seitenwand 14 der Steckeraufnahme 12 und die rechte Seitenfläche 46 des Einschubzapfens 38 an der rechrten Seitenwand 16 der Steckeraufnahme 12 an. Dann wird der Stecker 3 in der Längsrichtung 4 gegen die elektrische Steckdose 2 gedrückt. Dabei kommt je ein elektrischer Kontakt 22 der elektrischen Steckdose 2 in Kontakt mit einem elektrischen Gegenkontakt 54 des Steckers 3. Durch die federnde Lagerung der elektrischen Kontakte 22 drücken diese den Einschubzapfen 38 mit seiner Deckfläche 50 gegen die Decke 20 der Steckeraufnahme 12, so dass der oben erläuterte Reibschluss hergestellt ist.
  • Zum Lösen der Verbindung wird der Einschubzapfen 38 des Steckers 3 entgegen der Längsrichtung 4 wieder aus der Steckeraufnahme 12 der elektrischen Steckdose 2 herausgezogen.

Claims (10)

  1. Aus einem Styrol-Copolymer spritzgegossene elektrische Steckdose (2) für ein Konstruktionsspielzeug (1) umfassend einen in einem Raum mit einer Längsrichtung (4), einer Querrichtung (5) quer zur Längsrichtung (4) und einer Höhenrichtung (6) quer zur Längsrichtung (4) und quer zur Querrichtung (5) angeordneten Grundkörper (10) mit einer sich in der Längsrichtung (4) in den Grundkörper erstreckenden Steckeraufnahme (12), die in der Querrichtung (5) durch eine linke Seitenwand (14) und eine der linken Seitenwand (14) gegenüberliegende rechte Seitenwand (16) und in der Höhenrichtung (5) durch einen Boden (18) und eine dem Boden (18) gegenüberliegende Decke (20) begrenzt ist, wobei am Boden (18) ein elektrischer Kontakt (22) zur Kontaktierung eines in der Längsrichtung (4) in die Steckeraufnahme (12) einführbaren Steckers (3) angeordnet und sowohl die Decke (20) als auch die Seitenwände (14, 16) zur reibschlüssigen Kontaktierung des Steckers (3) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Seitenwand (14, 16) wenigstens eine sich in beziehungsweise entgegen der Querrichtung (5) erstreckende Vertiefung (26) aufweist, die sich jeweils in der Längsrichtung (4) über die gesamte Steckeraufnahme (12) erstrecken, wobei jede Seitenwand (14, 16) jeweils wenigstens eine weitere Vertiefung (26) aufweist, die sich jeweils in der Längsrichtung (4) über die gesamte Steckeraufnahme (12) erstrecken, wobei an jeder Seitenwand (14, 16) die Vertiefung (26) und die weitere Vertiefung (26) je eine Vertiefungsbreite (28) aufweisen und wobei die Summe der beiden Vertiefungsbreiten (28) zwischen zwischen 25% und 80% besonders bevorzugt zwischen 40% und 70% der Höhe (30) der Seitenwand (14, 16) in der Höhenrichtung (6) beträgt und wobei eine Oberflächenrauheit jeder Seitenwand (14, 16) außerhalb der Vertiefungen (26) weniger als 5 µm gemessen nach ISO 25178-7:2020 beträgt.
  2. Elektrische Steckdose (2) nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenrauheit jeder Seitenwand (14, 16) außerhalb der Vertiefungen (26) zwischen 0,2 µm und 2 µm gemessen nach ISO 25178-7:2020 beträgt.
  3. Elektrische Steckdose (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vertiefung (26) und die weitere Vertiefung (26) an jeder Seitenwand (14, 16) in der Höhenrichtung (6) gesehen an gegenüberliegenden Endseiten der jeweiligen Seitenwand (14, 16) angeordnet sind.
  4. Elektrische Steckdose (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Styrol-Copolymer ein Terpolymer, vorzugsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol ist.
  5. Elektrische Steckdose (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vertiefungsbreite (28) beider Vertiefungen (26) an jeder Seitenwand (14, 16) gleich groß ist.
  6. Elektrische Steckdose (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die beiden Vertiefungen (26) an jeder Seitenwand (14, 16) einen sich in der Längsrichtung (4) erstreckenden Vorsprung (32) bilden, der in einem in der Längsrichtung (4) gesehenen Querschnitt rechteckig ausgebildet ist.
  7. Elektrische Steckdose (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede Vertiefung (26) eine Tiefe (34) aufweist, die zwischen 0,1% und 10%, vorzugsweise 0,5% bis 5%, besonders bevorzugt 1% bis 2% der Höhe (30) der Seitenwand (14, 16) in der Höhenrichtung (6) beträgt.
  8. Elektrische Steckdose (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der elektrische Kontakt (22) in der Höhenrichtung (6) federnd gelagert ist.
  9. Elektrische Steckverbindung (2, 3) umfassend eine elektrische Steckdose (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche und einen in der Steckdose (2) gehaltenen Stecker (3), der an der linken Seitenwand (14), der rechten Seitenwand (16) und der Decke (20) der Steckdose (3) anliegt und an einer zum Boden (18) der Steckdose gerichteten Bodenfläche (48) einen elektrischen Gegenkontakt (54) aufweist, der mit dem elektrischen Kontakt (22) der Steckdose (2) verbunden ist.
  10. Elektrische Steckverbindung (2, 3) nach Anspruch 9, wobei der Stecker (3) in der Querrichtung (5) durch eine zur linken Seitenwand (14) gerichtete linke Seitenfläche (44) und eine zur rechten Seitenwand (146 gerichtete rechte Seitenfläche (46) sowie in der Höhenrichtung (6) durch die Bodenfläche (48) und eine der Bodenfläche (48) gegenüberliegende Deckfläche (50) begrenzt ist, wobei Übergangsbereiche (58) zwischen den Seitenflächen (46) und der Deckfläche (50) abgerundet sind.
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