EP4315517A1 - Steckverbinderstecker mit gesteigerter vibrationsfestigkeit - Google Patents

Steckverbinderstecker mit gesteigerter vibrationsfestigkeit

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EP4315517A1
EP4315517A1 EP22715566.0A EP22715566A EP4315517A1 EP 4315517 A1 EP4315517 A1 EP 4315517A1 EP 22715566 A EP22715566 A EP 22715566A EP 4315517 A1 EP4315517 A1 EP 4315517A1
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contact
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connector plug
socket
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EP22715566.0A
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Dawid Szymura
Martin Dörr
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Amphenol Tuchel Electronics GmbH
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Amphenol Tuchel Electronics GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a connector plug for a connector with increased vibration resistance, having a connector plug housing with at least one contact element, placed in a receiving space of the connector plug housing. Furthermore, the invention relates to a connector with a connector plug.
  • the connector technology is used in practically all requirements and application environments, for example in vehicle technology, stationary technology, in the environment of aggressive media, large temperature fluctuations or humidity conditions.
  • the electrical power to be transmitted can range from low-voltage applications to high-voltage applications.
  • Generic plug connectors are designed for their contacting task for realizing an electrically conductive connection in such a way that their plugs are designed to be compatible with a complementary mating plug.
  • the plugging together of the plug with the mating plug is supported, with the mating plug often having a mating plug housing made of plastic and the plug-in contact attached thereto for attachment to the contact part of the plug.
  • Contacts in general have at least one electrically conductive contact section for detachable, temporary or plugging connection to a corresponding mating contact element and a shaft section adjoining the contact section for fastening an electrical line to the contact.
  • a contact, plug contact, high-current contact can be used on a charging plug or a charging socket, for example for charging an electrically powered vehicle.
  • a cable is connected to a charging station on the one hand and carries a connector part in the form of a charging plug on the other hand, which can be plugged into an associated mating connector part in the form of a charging socket on a vehicle, in order in this way to establish an electrical connection between the charging station and the vehicle to manufacture.
  • Charging currents can in principle be transmitted as direct currents or as alternating currents, with charging currents and high-current areas in the form of direct current in particular having a high current intensity, for example greater than 200 A or even greater than 300 A or even 350 A, and heating up the cable as well as one high-current contact connected to the cable.
  • Vibrations and other, in particular dynamically changing, mechanical stress situations are particularly frequent causes of component failure of the contact-essential components in plug connections, with the result that the electrical contact is interrupted and the function is disrupted.
  • damage caused by vibration can occur immediately or briefly or reduce the endurance limit.
  • DE 102017 103 903 A1 proposes a plug-in connection with a plug arrangement which has a connecting part that is elastically decoupled from a receiving device, in that the fastening part has vibration-damping material. i.e. the plug-in connection is elastically decoupled from vibration loads as a whole.
  • fastening technology often uses damping elements in the form of rubber washers or couples vibration-sensitive components using fastening elements with an elastic layer, known, for example, as the silent block.
  • the object of the invention is to further develop plug connectors and to make them more resistant to vibration-related loads and other static and/or dynamic mechanical force effects and to improve the functionality and electrical contacting reliability of the plug connection.
  • the invention proposes an elastomeric component in the form of an elastomeric sleeve that elastically supports and positions the contact socket and/or the contact pin in a plug-in contact plug.
  • the invention recognizes that the appropriate design of the elastomeric component is able to at least reduce vibration and/or shaking loads and in this way reduce wear and/or abrasion between the contact pin and contact socket. This is achieved in that the relative movement between the contact elements, contact partners, d. H. Contact pin and contact socket is reduced due to the damping effect of the elastomer component, which leads to a reduction in the amplitude of vibration of the vibration movement.
  • the invention provides the elastomer component in the form of a socket and dimensions its dimensions relative to the contact pin or contact socket encompassed by the elastomer component and the connector housing essentially as a loose fit. As a result, an optimized vibration-damping property can be achieved, which, however, cannot have a sealing effect.
  • the basic form of the elastomer component designed as a bushing is able to absorb and dampen radial vibration movements or their radial force components relative to its axis. If axial force components are also to be damped and/or positioning tasks of the contact elements in the axial direction are to be implemented, the invention provides additional geometric components of the socket, such as a collar, socket collar, for example.
  • the geometric shape of the socket can also be supplemented by a threading slope.
  • Fig. 1 is an exploded view of a connector plug with contact socket
  • Figure 1 shows the exploded view of a connector plug 100 with contact socket 10 and the elastomer element 1 according to the invention.
  • the elastomer element 1 supports and couples the contact socket 10 (in the exemplary embodiment shown, three contact sockets are installed as an example, but the invention can be used completely independently of the number of contact elements) in a vibration-damping, shock absorbing way.
  • the invention provides that the three components involved in the coupling, i. H. the contact socket 10, the receiving bore for the contact socket 10 in the connector plug housing 110 and the elastomer element 1 are dimensioned with a generous loose fit to one another.
  • a sealing function cannot be realized in this way, but the relative movement of the components to one another, which is essential for the vibration-damping effect, and the elastic deformation of the elastomer element 1 are supported.
  • Figure 2 includes the sectional view of the mated connector 300, i. H. the mated connector plug housings 110 and
  • Connector mating connector housing 210 such that the contact partners, here in the form of contact socket 10 and contact pin 20, are arranged in contacted and electrically conductive manner.
  • the electrical contact is made via socket contact elements 11 which rest against the contact pin 20 and allow relative movements between the contact socket 10 and the contact pin 20 due to their elastic deformability.
  • the elastomer element 1 is arranged in front of the contact socket 10 in the insertion direction. It distances the contact socket 10 and the contact pin 20 from one another and, in addition to the elastically deformable socket contact element 11, implements the second elastically deformable contact surface pairing between the contact socket 10 and the contact pin 20. As a result, the relative movement of the contact partners to one another is possible and is vibration-damped and/or shock-absorbed by the elastomer element 1.
  • FIG. 3 illustrates the individual part drawing of the elastomer element 1 in two perspective views from two directions.
  • the configuration of the elastomer element 1 with a collar 3 is possible and is shown here.
  • the collar 3 is particularly advantageous if the contact socket 10 is to be provided with a concentric annular surface as a contact shoulder on its end face. In this way, the vibration-damping and/or shock-absorbing effect can be further reinforced.
  • the outside diameter of the collar 3 is matched to the receiving bore of the contact socket 10 in the plug connector housing 110.
  • An outside diameter ratio of the collar 3 and the cylindrical base body 2 of about 1.1 to 1.2 is often realized.
  • the elastomer element 1 has a threading bevel 4 on the inside of the cylindrical base body 2 and on the end of the cylindrical base body 2 opposite the collar 3, so that the contact pin 20 can be inserted more easily into the contact socket 10.
  • the elastomer element 1 can be supplemented with a chamfer 5.
  • the chamfer 5 is produced by an approximately 45 degree bevel and extends approximately 1/10 of the length of the cylindrical base body 2.
  • the threading bevel 4 is produced by an approximately 15 degree bevel and extends about 1/5 of the length of the cylindrical base body 2.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinderstecker für einen Steckverbinder mit gesteigerter Vibrationsfestigkeit, aufweisend ein Steckverbindersteckergehäuse mit wenigstens einem Kontaktelement, eingebracht in einem Aufnahmeraum des Steckverbindersteckergehäuses, wobei das Kontaktelement in dem Aufnahmeraum des Steckverbindersteckergehäuses mit einem Elastomerelement elastisch gelagert und/oder positioniert ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Steckverbinder mit einem solchen Steckverbinderstecker.

Description

Beschreibung
Steckverbinderstecker mit gesteigerter Vibrationsfestigkeit
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinderstecker für einen Steckverbinder mit gesteigerter Vibrationsfestigkeit, aufweisend ein Steckverbindersteckergehäuse mit wenigstens einem Kontaktelement, eingebracht in einem Aufnahmeraum des Steckverbindersteckergehäuses. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Steckverbinder mit einem Steckverbinderstecker.
Die Steckverbindertechnik findet Anwendung in praktisch allen Anforderungs- und Anwendungsumgebungen, beispielsweise in der Fahrzeugtechnik, der Stationärtechnik, im Umfeld aggressiver Medien, großer Temperaturschwankungen oder auch Feuchtebedingungen. Die zu übertragenden elektrischen Leistungen können von Niedervoltanwendungen bis Hochvoltanwendungen reichen.
Gattungsgemäße Steckverbinder sind für ihre Kontaktierungsaufgabe zur Realisierung einer elektrisch leitenden Verbindung derart ausgeführt, dass deren Stecker kompatibel zu einem komplementären Gegenstecker aufgebaut sind. Unterstützt wird das Zusammenstecken des Steckers mit dem Gegenstecker, wobei der Gegenstecker häufig ein aus Kunststoff gefertigtes Gegensteckergehäuse sowie dem daran angebrachten Einsteckkontakt zum Befestigen an dem Kontaktteil des Steckers aufweist.
Zu den eigentlichen funktionellen Aufgaben von Steckverbindern können weitere Anforderungen treten. Wesentlich in diesem Zusammenhang ist die Fähigkeit der Steckverbindung und der elektrischen Kontaktierung der Kontakte, auch unter verschiedenen Umwelteinwirkungen auf die Steckverbindung wie beispielsweise Temperaturschwankungen, Vibrationen, mechanische Belastungen usw. immer uneingeschränkt zuverlässig zu kontaktieren. Auch Anforderungen hinsichtlich der Abdichtung, feuchteresistenten Einhausung können je nach Einsatzort der Steckverbindung hinzutreten.
Kontakte im Allgemeinen weisen wenigstens einen elektrisch leitfähigen Kontaktabschnitt zum lösbaren, temporären oder steckenden Verbinden mit einem korrespondierenden Gegenkontaktelement und einen an den Kontaktabschnitt anschließenden Schaftabschnitt zum Befestigen einer elektrischen Leitung an dem Kontakt auf. Ein solcher Kontakt, Steckkontakt, Hochstromkontakt kann an einem Ladestecker oder einer Ladebuchse beispielsweise zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs Verwendung finden. In diesem Fall ist ein Kabel einerseits an eine Ladestation angeschlossen und trägt andererseits ein Steckverbinderteil in Form eines Ladesteckers, der in ein zugeordnetes Gegensteckverbinderteil in Form einer Ladebuchse an einem Fahrzeug eingesteckt werden kann, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug herzustellen.
Ladeströme können grundsätzlich als Gleichströme oder als Wechselströme übertragen werden, wobei insbesondere Ladeströme und Hochstrombereiche in Form von Gleichstrom eine große Stromstärke, beispielsweise größer als 200 A oder sogar größer als 300 A oder gar 350 A, aufweisen und zu einer Erwärmung des Kabels genauso wie eines mit dem Kabel verbundenen Hochstromkontaktes führen können.
Vibrationen und andere, insbesondere dynamisch wechselnde mechanische Belastungssituationen sind besonders häufig Ursache für Bauteilversagen der kontaktierungswesentlichen Bauteile in Steckverbindungen mit der Folge, dass der elektrische Kontakt unterbrochen und die Funktion gestört wird. Vibrationsbedingte Schäden können in Abhängigkeit der Vibrationsausprägung unmittelbar oder kurzzeitig eintreten oder die Dauerfestigkeitsgrenze herabsetzen.
Zur Lösung der Vibrationsproblematik bei Steckkontaktverbindungen schlägt die DE 102017 103 903 A1 eine Steckverbindung mit einer Steckeranordnung vor, welche ein Anschlussteil aufweist, dass von einer Aufnahmevorrichtung elastisch entkoppelt ist, dadurch, dass das Befestigungsteil schwingungsdämpfendes Material aufweist. D. h. die Steckverbindung wird im Ganzen elastisch entkoppelt von Vibrationsbelastungen. Die Befestigungstechnik verwendet bei dynamischen Belastungen häufig Dämpfungselemente in Form von Gummischeiben oder koppelt vibrationsempfindliche Bauteile durch Befestigungselemente mit einer elastischen Schicht, beispielsweise bekannt unter der Bezeichnung Silentblock. Es ist Aufgabe der Erfindung, Steckverbinder weiterzuentwickeln und widerstandsfähiger hinsichtlich vibrationsbedingter Belastungen und anderer statischer und/oder dynamischer mechanischer Krafteinwirkungen zu gestalten sowie die Funktionsfähigkeit und elektrische Kontaktierungszuverlässigkeit der Steckverbindung zu verbessern.
Zur Aufgabenlösung schlägt die Erfindung ein Elastomerbauteil in Form einer Elastomerhülse vor, die die Kontaktbuchse und/oder den Kontaktstift in einem Steckkontaktstecker elastisch lagert, positioniert. Die Erfindung erkennt, dass die geeignete Ausgestaltung des Elastomerbauteils in der Lage ist, Vibrationen und/oder Schüttelbelastungen wenigstens zu reduzieren und auf diese Weise den Verschleiß und/oder Abrieb zwischen Kontaktstift und Kontaktbuchse zu verringern. Dies wird erreicht dadurch, dass die Relativbewegung zwischen den Kontaktelementen, Kontaktpartnern, d. h. Kontaktstift und Kontaktbuchse verringert wird infolge der Dämpfungswirkung des Elastomerbauteils, welche zu einer Verkleinerung der Schwingungsamplitude der Vibrationsbewegung führt. Im Ergebnis wird vor allem der Verschleiß der Kontaktpartner an ihren Kontaktflächen zueinander und ggf. auch an jeweils ihren Kontaktflächen zu den Steckverbindergehäusen reduziert und damit die Lebensdauer gesteigert. Die Funktionserhaltung der Steckverbindung wird so unterstützt und verbessert, verlängert und das Versagensrisiko, Ausfallrisiko infolge Vibrationsbelastung reduziert.
Die Erfindung sieht das Elastomerbauteil in Form einer Buchse vor und dimensioniert deren Abmessungen gegenüber dem von dem Elastomerbauteil umgegriffenen Kontaktstift oder Kontaktbuchse sowie dem Steckverbindergehäuse im Wesentlichen als Spielpassung. Dadurch kann eine optimierte vibrationsdämpfende Eigenschaft erreicht werden, die jedoch nicht abdichtend wirken kann.
Die Grundform des Elastomerbauteils gestaltet als Buchse ist in der Lage, zu deren Achse radiale Vibrationsbewegungen bzw. deren radiale Kraftkomponenten aufzunehmen und zu dämpfen. Sollen auch axiale Kraftkomponenten gedämpft und/oder Positionierungsaufgaben der Kontaktelemente in Axialrichtung verwirklicht werden, sieht die Erfindung weitere geometrische Komponenten der Buchse wie beispielsweise einen Bund, Buchsenbund additiv vor. Ergänzt werden kann die geometrische Gestalt der Buchse auch durch eine Einfädelschräge. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 die Explosionsdarstellung eines Steckverbindersteckers mit Kontaktbuchse und
Elastomerelement;
Fig. 2 die Schnittansicht des gesteckten Steckverbinders;
Fig. 3 in perspektivischen Ansichten aus zwei Richtungen die Einzelteilzeichnung des
Elastomerelementes.
Figur 1 zeigt die Explosionsdarstellung eines Steckverbindersteckers 100 mit Kontaktbuchse 10 und dem erfindungsgemäßen Elastomerelement 1. Das Elastomerelement 1 haltert, koppelt die Kontaktbuchse 10 (im gezeigten Ausführungsbeispiel sind exemplarisch drei Kontaktbuchsen verbaut, die Erfindung ist jedoch völlig unabhängig von der Kontaktelementeanzahl einsetzbar) in vibrationsdämpfender, stoßabsorbierenderWeise. Um die dämpfenden und/oder absorbierenden Eigenschaften der Kopplung zu maximieren sieht die Erfindung vor, dass die drei an der Kopplung beteiligten Bauteile, d. h. die Kontaktbuchse 10, die Aufnahmebohrung für die Kontaktbuchse 10 im Steckverbindersteckergehäuse 110 und das Elastomerelement 1 mit einer großzügigen Spielpassung zueinander dimensioniert werden. Auf diese Weise kann eine Abdichtungsfunktion nicht realisiert werden, jedoch wird die für die vibrationsdämpfende Wirkung wesentliche Relativbewegung der Bauteile zueinander und die elastische Verformung des Elastomerelementes 1 unterstützt.
Figur 2 umfasst die Schnittansicht des gesteckten Steckverbinders 300, d. h. der ineinandergesteckten Steckverbindersteckergehäuse 110 und
Steckverbindergegensteckergehäuse 210, derart, dass die Kontaktpartner, hier in Form von Kontaktbuchse 10 und Kontaktstift 20, in kontaktierter und elektrisch leitender Weise angeordnet sind. Die elektrische Kontaktierung erfolgt über Buchsenkontaktelemente 11 , die an dem Kontaktstift 20 anliegen und durch ihre elastische Verformbarkeit Relativbewegungen zwischen der Kontaktbuchse 10 und dem Kontaktstift 20 zulassen. In Steckrichtung vor der Kontaktbuchse 10 ist das Elastomerelement 1 angeordnet. Es distanziert die Kontaktbuchse 10 und den Kontaktstift 20 zueinander und realisiert neben dem elastisch verformbaren Buchsenkontaktelement 11 die zweite elastisch verformbare Kontaktflächenpaarung zwischen Kontaktbuchse 10 und dem Kontaktstift 20. Im Ergebnis ist die Relativbewegung der Kontaktpartner zueinander möglich und wird vibrationsgedämpft und/oder stoßabsorbiert durch das Elastomerelement 1.
Figur 3 illustriert in zwei perspektivischen Ansichten aus zwei Richtungen die Eizelteilzeichnung des Elastomerelementes 1. Das gezeigte Ausführungsbeispiel verfügt über einen zylindrischen Grundkörper 2, welcher den Schaft des Elastomerelementes 1 bildet. Möglich und hier dargestellt ist die Ausgestaltung des Elastomerelementes 1 mit einem Bund 3. Der Bund 3 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Kontaktbuchse 10 an deren Stirnseite eine konzentrische Ringfläche als Anlageschulter zur Verfügung gestellt werden soll. Auf diese Weise kann die vibrationsdämpfende und/oder stoßabsorbierende Wirkung nochmals verstärkt werden. Der Außendurchmesser des Bundes 3 ist abgestimmt auf die Aufnahmebohrung der Kontaktbuchse 10 in dem Steckverbindersteckergehäuse 110. Häufig wird ein Außendurchmesserverhältnis von Bund 3 und zylindrischem Grundkörper 2 von etwa 1,1 bis 1,2 realisiert.
Um eine einfache und leichte Montage zu unterstützen ist vorgesehen, dass das Elastomerelement 1 innenseitig des zylindrischen Grundkörpers 2 und am zum Bund 3 gegenüberliegenden Ende des zylindrischen Grundkörpers 2 eine Einfädelschräge 4 aufweist, sodass der Kontaktstift 20 leichter in die Kontaktbuchse 10 eingeführt werden kann. Ergänzt sein kann das Elastomerelement 1 mit einer Fase 5. Die Fase 5 ist durch eine etwa 45 Grad- Schräge hergestellt und erstreckt sich ca. 1/10 der Länge des zylindrischen Grundkörpers 2. Die Einfädelschräge 4 ist durch eine etwa 15 Grad-Schräge hergestellt und erstreckt sich ca. 1/5 der Länge des zylindrischen Grundkörpers 2. Bezugszeichenliste
1 Elastomerelement
2 Zylindrischer Grundkörper
3 Bund, Buchsenbund
4 Einfädelschräge
5 Fase
10 Kontaktbuchse
11 Buchsenkontaktelement
20 Kontaktstift
100 Steckverbinderstecker
110 Steckverbindersteckergehäuse 210 Steckverbindergegensteckergehäuse 300 Steckverbinder

Claims

Ansprüche
1. Steckverbinderstecker (100) für einen Steckverbinder (300) mit gesteigerter Vibrationsfestigkeit, aufweisend ein Steckverbindersteckergehäuse (110) mit wenigstens einem Kontaktelement (10, 20), eingebracht in einem Aufnahmeraum des Steckverbindersteckergehäuses (110), dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (10, 20) in dem Aufnahmeraum des Steckverbindersteckergehäuses (110) mit einem Elastomerelement (1) elastisch gelagert und/oder positioniert ist.
2. Steckverbinderstecker (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerelement (1) durch wenigstens einen zylindrischen Grundkörper (2) gebildet ist.
3. Steckverbinderstecker (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerelement (1) einen Bund (3) aufweist.
4. Steckverbinderstecker (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerelement (1) eine Einfädelschräge (4) und/oder eine Fase (5) aufweist.
5. Steckverbinderstecker (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Passung des Elastomerelementes (1) zum Ausnahmeraum und/oder Kontaktelement (10, 20) eine Spielpassung ist.
6. Steckverbinderstecker (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement eine Kontaktbuchse (10) ist.
7. Steckverbinder (300) zur Realisierung einer lösbaren elektrisch leitenden Verbindung, aufweisend einen Steckverbinderstecker (100) gemäß einem der vorgehenden Ansprüche.
EP22715566.0A 2021-03-24 2022-03-15 Steckverbinderstecker mit gesteigerter vibrationsfestigkeit Pending EP4315517A1 (de)

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EP22715566.0A Pending EP4315517A1 (de) 2021-03-24 2022-03-15 Steckverbinderstecker mit gesteigerter vibrationsfestigkeit

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US (1) US20240162646A1 (de)
EP (1) EP4315517A1 (de)
CN (1) CN116964872A (de)
DE (1) DE102021107308A1 (de)
WO (1) WO2022200125A1 (de)

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