GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbinderanordnung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 und eine Steckverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
15.
TECHNISCHER HINTERGRUND
[0002] Zur Übertragung von Datensignalen und von elektrischen Versorgungsströmen werden
Steckverbindungen eingesetzt. Die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement
des Steckverbinders und dem zugehörigen Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinders
erfolgt insbesondere bei elektrischen Steckverbindungen für hohe Ströme und hohe elektrische
Spannungen über dazwischen angeordnete Kontaktlamellen, die einen ausreichenden Kontaktdruck
zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement verwirklichen.
[0003] Aus der
DE 10 2013 217 256 B3 geht beispielhaft eine Steckverbindung mit einem stiftförmigen Kontaktelement, einem
buchsenförmigen Gegenkontaktelement und einer dazwischen angeordneten Kontakthülse
mit einzelnen Kontaktlamellen hervor. Eine derartige Steckverbindung wird beispielsweise
in Elektro- oder Hybridfahrzeugen im Ladepfad zwischen der Ladeschnittstelle und der
Batterie, im Traktionspfad zwischen der Batterie und dem Elektroantrieb oder in weiteren
Hochvoltpfaden zwischen der Batterie und weiteren elektrischen Aggregaten eingesetzt.
[0004] Durch die zwischengeschaltete Kontakthülse sind zwischen dem Kontaktelement und dem
Gegenkontaktelement zwei Kontaktübergänge verwirklicht, die die Transferimpedanz im
Übertragungspfad zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder erhöhen.
Oxidationen an den Kontaktoberflächen der einzelnen Kontaktkomponenten, welche im
Laufe der Zeit insbesondere bei Verwendung von Aluminium als Kontaktmaterial auftreten,
verschlechtern die Transferimpedanz im Übertragungspfad zusätzlich. Der zunehmende
Trend, immer höhere Ströme bzw. immer höhere elektrische Spannungen in Elektro- oder
Hybridfahrzeugen insbesondere im Ladepfad zu übertragen, wird durch eine erhöhte Transferimpedanz
im Übertragungspfad deutlich eingeschränkt.
[0005] Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0006] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Steckverbindung insbesondere für die Übertragung von höheren Strömen bzw. von höheren
elektrischen Spannungen zu schaffen, die eine minimierte Transferimpedanz zwischen
den Kontaktelementen und den zugehörigen Gegenkontaktelementen aufweist.
[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Steckverbinderanordnung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0008] Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Steckverbinderanordnung aufweisend
- einen Steckverbinder und
- mehrere elektrische Leiter,
- wobei der Steckverbinder ein Steckverbindergehäuse aufweist,
- in dem ein axialer Endbereich jedes elektrischen Leiters eingefügt und befestigt ist,
- wobei an jedem elektrischen Leiter oder
an jedem Kontaktelement, das jeweils einteilig mit dem jeweiligen elektrischen Leiter
verbunden ist, jeweils
- eine Kontaktfläche ausgebildet ist,
- die eingerichtet ist, eine Gegenkontaktfläche eines zugehörigen Gegenkontaktelements
eines Gegensteckverbinders elektrisch zu kontaktieren,
- wobei die jeweilige Kontaktfläche jeweils eine Richtungskomponente in einer zu einer
Längsachsrichtung des jeweiligen elektrischen Leiters ersten orthogonalen Richtung
aufweist,
- wobei im Steckverbindergehäuse für jeden elektrischen Leiter jeweils wenigstens ein
Federelement angeordnet ist,
- welches jeweils mit dem jeweiligen elektrischen Leiter verbunden ist und
- eingerichtet ist, die Kontaktfläche gegen die Gegenkontaktfläche, welche eine Richtungskomponente
in einer zu einer Längsachsrichtung des jeweiligen Gegenkontaktelements orthogonalen
Richtung aufweist, in der zur Längsachsrichtung des jeweiligen elektrischen Leiters
ersten orthogonalen Richtung zu drücken.
[0009] Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis/Idee besteht darin, die
Anzahl der Kontaktübergänge in der Steckverbindung zu minimieren:
hierzu wird einerseits ein direkter Kontakt zwischen den Kontaktpartnern des Steckverbinders
und des Gegensteckverbinders ohne Zwischenschaltung einer Kontakthülse mit Kontaktlamellen
realisiert. Andererseits wird die Kontaktfläche des zum Steckverbinder gehörigen Kontaktpartners
entweder direkt im einzelnen elektrischen Leiter oder in einem mit dem einzelnen elektrischen
Leiter einteilig ausgebildeten Kontaktelement ausgebildet.
[0010] Um einen ausreichenden Kontaktdruck zwischen den beiden Kontaktpartnern, d. h. zwischen
der einzelnen Kontaktfläche im Steckverbinder und der zugehörigen Gegenkontaktfläche
im Gegensteckverbinder, zu verwirklichen, ist für jeden in den Steckverbinder eingefügten
elektrischen Leiter jeweils wenigsten ein Federelement vorgesehen, das jeweils den
elektrischen Leiter und damit die zum elektrischen Leiter gehörige Kontaktfläche gegen
die zugehörige Gegenkontaktfläche im Gegensteckverbinder drückt. Der elektrische Leiter
ist somit zwischen dem Federelement und dem zugehörigen Gegenkontaktelement angeordnet.
[0011] Um den Bauraum für die Steckverbindung zu minimieren, sind im gesteckten Zustand
der elektrischen Steckverbindung die elektrischen Leiter und die zugehörigen Gegenkontaktelemente
jeweils in einer Richtung, welche zur Längsachse der elektrischen Leiter und gleichzeitig
zur Längsachse der Gegenkontaktelemente jeweils orthogonal ist, zueinander anzuordnen.
Die Längsachse des elektrischen Leiters und des zugehörigen Gegenkontaktelements sind
somit seitlich zueinander beabstandet, d. h. in Richtung der Quererstreckung des elektrischen
Leiters und des zugehörigen
[0012] Gegenkontaktelements zueinander angeordnet. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass
unter einer Längserstreckung bzw. einer Längsachse eines Körpers die größte Erstreckung
bzw. die Richtung mit der größten Erstreckung eines Körpers und unter Quererstreckung
die kleinere Erstreckung eines Körpers zu verstehen ist.
[0013] Die Kontaktfläche jedes elektrischen Leiters bzw. jedes Kontaktelements, das einteilig
mit dem jeweiligen elektrischen Leiter verbunden ist, weist somit eine Richtungskomponente
auf, welche orthogonal zur Längsachse des elektrischen Leiters bzw. des Gegenkontaktelements
ist. Konsequenterweise drückt jedes Federelement, das mit einem elektrischen Leiter
verbunden ist, die Kontaktfläche des elektrischen Leiters bzw. die Kontaktfläche des
mit dem elektrischen Leiter einteilig verbundenen Kontaktelements in einer zur Längsachse
des elektrischen Leiters ersten orthogonalen Richtung gegen die Gegenkontaktfläche
am zugehörigen Gegenkontaktelement.
[0014] Über die einzelnen Federelemente wird während der Betriebslaufzeit jeweils eine konstante
und ausreichende Kraft in einer zur Längsachse des elektrischen Leiters ersten orthogonalen
Richtung von der Kontaktfläche auf die zugehörige Gegenkontaktfläche ausgeübt. Die
Kontaktfläche, die komplementär zur Gegenkontaktfläche ausgebildet ist, kontaktiert
folglich vollflächig ohne Lufteinschluss die zugehörige Gegenkontaktfläche. Eine Oxidation
bzw. eine Korrosion der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche ist somit vorteilhaft
ausgeschlossen. Somit kann auch eine Verschlechterung der Transferimpedanz aufgrund
von Oberflächenoxidation an den Kontakt- bzw. Gegenkontaktflächen über die Betriebslaufzeit
vermieden werden.
[0015] Zusätzlich wird eine altersbedingte Kontaktermüdung, eine so genannte Kontaktrelaxation,
im Kontaktbereich des elektrischen Leiters bzw. im Kontaktbereich des mit dem elektrischen
Leiter einteilig verbundenen Kontaktelements wegen der permanenten Kraftbeaufschlagung
durch das wenigstens eine Federelement verhindert.
[0016] Bei der Steckverbinderanordnung handelt es sich bevorzugt um eine Steckverbinderanordnung
zur Übertragung eines hohen Stromes bzw. einer hohen elektrischen Spannung. Unter
einem hohen Strom wird hierbei und im Folgenden ein zu übertragender Strom zwischen
typischerweise 300 A und 600 A in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug verstanden. Der
Bereich der zu übertragenden hohen elektrischen Spannung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug
liegt vorzugsweise zwischen 450 V und 1500 V und besonders bevorzugt zwischen 750
V und 1000 V.
[0017] Der elektrische Leiter ist bevorzugt als elektrischer Flachleiter ausgebildet. Unter
einem elektrischen Flachleiter wird hierbei und im Folgenden ein elektrischer Leiter
mit einer ersten Quererstreckung und einer zweiten Quererstreckung verstanden, bei
dem die erste Quererstreckung größer, vorzugsweise ein Vielfaches größer, als die
zweite Quererstreckung ist. Vorzugsweise ist die durch die erste Quererstreckung und
die Längserstreckung gebildete Fläche des elektrischen Flachleiters planar ausgebildet.
Vorzugsweise ist die erste Quererstreckung des elektrischen Flachleiters orthogonal
zur zweiten Quererstreckung ausgerichtet und somit ein rechteckförmiges Querschnittsprofil
realisiert.
[0018] Der elektrische Flachleiter kann je nach Anwendung als eine Stromschiene, d. h. als
starrer elektrischer Flachleiter, oder als Kabel ausgeführt sein, dessen Litzen am
axialen Ende jeweils zueinander kompaktiert sind. Im letzteren Fall ist der elektrische
Flachleiter zumindest in einem axialen Endbereich starr ausgebildet. Schließlich kann
der elektrische Flachleiter aufgrund seiner Dimensionierung und seines verwendeten
Materials auch eine bestimmte Biegeelastizität zur flexiblen Verlegung in der Karosserie
des Elektro- bzw. Hybridfahrzeugs aufweisen.
[0019] In der Steckverbinderanordnung sind vorzugsweise zwei elektrische Leiter zur Übertragung
eines Gleich- oder Wechselstroms eingefügt. Denkbar sind aber auch drei elektrische
Leiter zur Übertragung eines dreiphasigen Drehstroms oder ein ganzzahliges Vielfaches
von elektrischen Leiter-Paaren zur Übertragung von mehreren Gleich- und/oder Wechselströmen.
[0020] Die Befestigung der einzelnen elektrischen Leiter im Steckverbindergehäuse der Steckverbinderanordnung
erfolgt vorzugsweise formschlüssig mittels einer geeigneten Ausformung eines bestimmten
Längsabschnitts der einzelnen elektrischen Leiter und eine passende Ausformung eines
zugehörigen Kanals für den elektrischen Leiter im Steckverbindergehäuse. Denkbar ist
aber auch eine kraftschlüssige und evtl. auch eine stoffschlüssige Fixierung der einzelnen
elektrischen Leiter im Steckverbindergehäuse .
[0021] Das Steckverbindergehäuse, das ein- oder mehrteilig und vorzugsweise zweiteilig ausgeführt
ist, weist eine Öffnung auf, durch die die elektrischen Leiter eingefügt sind. Zur
Kontaktierung der elektrischen Leiter mit zugehörigen Gegenkontaktelementen weist
das Steckverbindergehäuse eine weitere Öffnung auf, durch die die Gegenkontaktelemente
des Gegensteckverbinders in eine gemeinsame Aufnahmekammer oder jeweils in einzelne
Aufnahmekammern innerhalb des Steckverbindergehäuses einfügbar sind.
[0022] Im Steckverbindergehäuse sind nach gängigem Wissensstand geeignete Ausbildungen für
die technische Funktionen Befestigung, Sicherung, Dichtung usw. realisiert. Schließlich
ist das Steckverbindergehäuse aus einem geeigneten dielektrischen Werkstoff herzustellen
und geeignet zu dimensionieren, um den für die Übertragung von hohen Strömen bzw.
hohen elektrischen Spannungen notwendigen Anforderungen an die Durchschlagsfestigkeit
in den Luft- und Kriechstrecken zu genügen.
[0023] Der elektrische Leiter und das mit dem elektrischen Leiter einteilig verbundene Kontaktelement
sind vorzugsweise jeweils aus einem metallischen Werkstoff mit einer guten elektrischen
Leitfähigkeit, einer hohen Reibfestigkeit und gleichzeitig einer geringen spezifischen
Dichte herzustellen. Vorzugsweise wird Aluminium oder alternativ Kupfer verwendet.
Zur Verbesserung des Kontaktwiderstands kommt als Beschichtungsmaterial vorzugsweise
Silber zum Einsatz.
[0024] Die Einteiligkeit zwischen dem elektrischen Leiter und dem zugehörigen Kontaktelement
erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig beispielsweise mittels Lötens oder Schweißens.
[0025] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen
sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
[0026] Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
[0027] In einer bevorzugten Ausprägung der Erfindung weist die Kontaktfläche zur Richtungskomponente,
die in einer zur Längsachsrichtung des elektrischen Leiters ersten orthogonalen Richtung
gerichtet ist, zusätzlich eine Richtungskomponente in einer zur Längsachsrichtung
des elektrischen Leiters und zur ersten orthogonalen Richtung zweiten orthogonalen
Richtung auf. Konsequenterweise weist die Gegenkontaktfläche des zugehörigen Gegenkontaktelements
nicht nur eine Richtungskomponente, die in einer zur Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements
orthogonalen Richtung gerichtet ist, zusätzlich eine Richtungskomponente in der Längsachsrichtung
des Gegenkontaktelements auf.
[0028] Zusätzlich ist im Steckverbindergehäuse ein Befestigungselement angeordnet, welches
eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden Befestigungselement im Gegensteckverbinder
eine Befestigung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder zu realisieren. Das
Befestigungselement des Steckverbinders und das komplementäre Befestigungselement
des Gegensteckverbinders bewirken einen ausreichenden Kontaktdruck zwischen den Kontaktflächen
und den zugehörigen Gegenkontaktflächen in Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements.
[0029] In diesem Fall wirkt jeweils eine Normalkraft von den einzelnen Kontaktflächen des
Steckverbinders zu den zugehörigen Gegenkontaktflächen des Gegensteckverbinders, welche
jeweils Richtungskomponente in Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements und gleichzeitig
eine Richtungskomponente orthogonal zur Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements
aufweist.
[0030] Da die einzelnen Kontaktflächen und die zugehörige Gegenkontaktflächen jeweils eine
Richtungskomponente in Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements und eine Richtungskomponente
orthogonal zur Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements aufweisen, kommt es im Steckprozess
zu einer Relativbewegung zwischen den einzelnen Kontaktflächen und den zugehörigen
Gegenkontaktflächen entlang der Kontaktfläche bzw. der Gegenkontaktfläche. Dies stellt
ein Reibbewegung der Kontaktfläche an der zugehörigen Gegenkontaktfläche dar (Gleitreibung),
die vorteilhaft mit einem Abrieb einer Oxidschicht an der Kontaktfläche und an der
Gegenkontaktfläche verbunden ist. Im gesteckten Zustand von Steckverbinder und Gegensteckverbinder
ist aufgrund der Haftreibung die vom Befestigungselement aufzubringende und in Steckrichtung
wirkende Kontaktkraft vorteilhaft reduziert.
[0031] Die Kontaktfläche und die zugehörige Gegenkontaktfläche, die jeweils eine Richtungskomponente
in Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements und eine Richtungskomponente quer zur
Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements aufweisen, können jeweils entweder planar
oder gewölbt ausgeformt sein. Bei einer gewölbten bzw. gekrümmten Ausformung ist sowohl
eine konvexe oder eine konkave Wölbung in einer Richtung oder in zwei Richtungen möglich.
Eine planare Kontaktfläche und eine planare Gegenkontaktfläche weisen jeweils dieselbe
Orientierung auf. Eine gewölbte Kontaktfläche und eine gewölbte Gegenkontaktfläche
weisen jeweils dieselbe Krümmung auf.
[0032] Das Befestigungselement ist in einer bevorzugten Ausprägung eine Befestigungsschraube.
Die Befestigungsschraube ist in ihrer Längserstreckung, d. h. mit dem Schraubenschaft,
in Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente gerichtet und ist in eine Schraubenhülse
im Gegensteckverbinder einschraubbar. Die Schraubenhülse weist ein zum Außengewinde
der Befestigungsschraube korrespondierendes Innengewinde auf. Die Schraubenhülse stellt
somit das Befestigungsmittel des Gegensteckverbinders bzw. das Gegenbefestigungsmittel
der Befestigung dar. Die Befestigungsschraube ist über eine im Steckverbindergehäuse
in Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente ausgebildete Durchführung in das Steckverbindergehäuse
einfügbar. Die Befestigung über eine Schraubverbindung bietet den Vorteil, eine ausreichend
hohe Befestigungs- und Kontaktkraft und somit eine sichere Befestigung bzw. Kontaktierung
zu verwirklichen.
[0033] Alternativ zu einer Schraubverbindung ist auch eine Rastverbindung als Befestigung
zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder denkbar. Am Steckverbindergehäuse
können hierzu Rastmittel wie Rasthacken, Rastlaschen, Rastnasen, Federarme, Schnapphacken
etc. und am Gegensteckverbindergehäuse zugehörige Gegenrastmittel wie Rastausnehmungen,
Schnappaufnahmen etc. ausgebildet sein. Um einen ausreichenden Kontaktdruck in Längsachsrichtung
der Gegenkontaktelemente zwischen den einzelnen Kontaktflächen und den zugehörigen
Gegenkontaktflächen zu realisieren, ist bei einer Rastverbindung für jeden elektrischen
Leiter jeweils ein zusätzliches Federelement vorzusehen, das mit dem jeweiligen elektrischen
Leiter verbunden ist und die jeweilige Kontaktfläche gegen die zugehörige Gegenkontaktfläche
in der Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente drückt. Das zusätzliche Federelement,
das auf einen elektrischen Leiter eine Federkraft in Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente
ausübt, ist somit in Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente auf der Seite des
elektrischen Leiters innerhalb des Steckverbindergehäuses anzuordnen, die der Seite
des elektrischen Leiters mit der Kontaktfläche gegenüberliegt.
[0034] Analog ist das Federelement, das auf einen elektrischen Leiter eine Federkraft quer
zur Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente ausübt, in einer Richtung quer zur
Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente auf der Seite des elektrischen Leiters
innerhalb des Steckverbindergehäuses anzuordnen, die der Seite des elektrischen Leiters
mit der Kontaktfläche gegenüberliegt.
[0035] Durch die Anordnung der Federelemente außerhalb des Kontaktierungsbereiches kann
die Anzahl von Kontaktübergängen und somit die Transferimpedanz im Kontaktierungsbereich
bei gleichzeitiger Ausbildung eines Kontaktdruckes zwischen den beiden Kontaktpartnern
minimiert werden. Um den Kontaktdruck zwischen den beiden Kontaktpartnern zu realisieren
und somit die Federspannung vom Federelement auf den elektrischen Leiter zu übertragen,
ist das Federelement zwischen dem Steckverbindergehäuse und dem elektrischen Leiter
in einem vorgespannten Zustand zu positionieren.
[0036] Das Federelement ist in einer bevorzugten Ausprägung als eine Federlasche in einer
Metallplatte, vorzugsweise in einem Metallblech, ausgeformt. Eine derartige Realisierung
begünstigt die Ausformung von mehreren Federlaschen in der Metallplatte. Die Beaufschlagung
eines elektrischen Leiters mit mehreren Federlaschen einer Metallplatte ist insbesondere
bei elektrischen Leitern mit mehreren parallelen Kontaktflächen und/oder bei einer
flächigen Querschnittsgeometrie des elektrischen Leiters, beispielsweise bei einem
elektrischen Flachleiter, vorteilhaft. Die Metallplatte mit den einzelnen Federlaschen
kann somit zwischen dem Steckverbindergehäuse und dem elektrischen Flachleiter parallel
zum elektrischen Flachleiter und somit parallel zu den einzelnen parallelen Kontaktflächen
angeordnet sein. Auf diese Weise ist eine parallele und gleich hohe Kraftübertragung
von den einzelnen Federlaschen auf die einzelnen Kontaktflächen des elektrischen Leiters
jeweils in einer Richtung quer zur Längsachse der Gegenkontaktelemente gesichert.
[0037] Anstelle einer Federlasche, die aus einer Metallplatte ausgestanzt und gebogen ist,
kann jede andere Federvariante für das Federelement angewendet werden, beispielsweise
eine Schraubenfeder oder ein Element aus einem Elastomer.
[0038] Da die Kontaktfläche bzw. die Gegenkontaktfläche in einer bevorzugten Ausprägung
jeweils eine Richtungskomponente in einer Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente
und eine Richtungskomponente quer zur Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente aufweisen,
sind bei einer seitlich beabstandeten Anordnung der Längsachsen des elektrischen Leiters
und des zugehörigen Gegenkontaktelements im gesteckten Zustand des Steckverbinders
und des Gegensteckverbinders mehrere Ausgestaltungsvarianten für die Kontaktierung
denkbar, wie im Folgenden gezeigt wird. Hierbei sei erwähnt, dass die Längsachsen
des elektrischen Leiters und des Gegenkontaktelements nicht nur seitlich zueinander
beabstandet, sondern bevorzugt auch orthogonal zueinander orientiert sind.
[0039] In einer ersten Variante einer derartigen Kontaktierung ist der elektrische Leiter
im axialen Endbereich quer zur Längsachse derart umzuformen, dass sich im umgeformten
Bereich eine Kontaktfläche ausbildet, welche nicht nur eine Richtungskomponente in
Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements, sondern auch eine Richtungskomponente
quer zur Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements aufweist.
[0040] Bei einem elektrischen Flachleiter, dessen größere erste Querstreckung parallel zur
Längsachse des Gegenkontaktelements verläuft, ist ein Umformen, vorzugsweise ein Stanzen
und Biegen, des elektrischen Leiters in einer zur Längsachse des elektrischen Leiters
ersten orthogonalen Richtung, d. h. in Richtung der kleineren zweiten Quererstreckung,
erforderlich, um im axialen Endbereich des elektrischen Leiters eine derartige Kontaktfläche
auszubilden.
[0041] Ein derartiges Umformen bei einem elektrischen Flachleiter, der derart zum Gegenkontaktelement
positioniert und orientiert ist, kann beispielsweise ein lamellenförmig oder laschenförmig
umgeformter Bereich sein, der mittels Stanzen und Biegen aus dem elektrischen Flachleiter
hervorgeht. Während der lamellenförmige Bereich an beiden Enden am Flachleiter angebunden
ist, ist der laschenförmige Bereich nur an einem Ende mit dem Flachleiter verbunden.
[0042] In einer zweiten Variante einer Kontaktierung ist der elektrische Leiter im axialen
Endbereich einteilig mit einem Kontaktelement verbunden, an dem eine Kontaktfläche
mit einer Richtungskomponente in einer Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements
und einer Richtungskomponente quer zur Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements
ausgeformt ist. Das Kontaktelement kann quer zur Längsachse des elektrischen Leiters
oder am stirnseitigen Ende des elektrischen Leiters mit dem elektrischen Leiter verbunden
sein. Wesentlich ist in beiden Fällen, dass sich das Kontaktelement ausgehend vom
elektrischen Leiter in Richtung der Längsachse des zu kontaktierenden Gegenkontaktelements
erstreckt und damit eine Kontaktierung mit dem Gegenkontaktelement realisierbar ist.
[0043] Eine derartige Ausformung am Kontaktelement kann beispielsweise lamellenförmig, laschenförmig,
rippenförmig oder nasenförmig sein.
[0044] In einer dritten Variante einer Kontaktierung ist eine zur Längsachse des elektrischen
Leiters seitliche Begrenzung des elektrischen Leiters derart ausgeformt, dass die
ausgeformte seitliche Begrenzung des elektrischen Leiters die Kontaktfläche ausbildet.
Die Seitenfläche des elektrischen Leiters wird hierbei komplementär zur Gegenkontaktfläche
des zugehörigen Gegenkontaktelements ausgeformt. Die Ausformung der Seitenfläche als
Kontaktfläche bezieht sich auf alle Aspekte des Flächenprofils wie beispielsweise
Orientierung, Krümmung usw.
[0045] Bei einem elektrischen Flachleiter ist die als Kontaktfläche ausgeformte Seitenfläche
gemäß der dritten Variante bevorzugt die kleinere Seitenfläche. Die kleinere zweite
Quererstreckung des elektrischen Flachleiters verläuft hierbei parallel zur Längsachse
des Gegenkontaktelements.
[0046] Bei einer derartigen Orientierung des elektrischen Flachleiters zur Längsachse des
Gegenkontaktelements ist alternativ auch die Ausbildung einer Kontaktfläche an einem
laschenförmig umgeformten Bereich des elektrischen Flachleiters denkbar. Schließlich
ist auch ein Anbinden eines Kontaktelements mit einer laschen-, rippen- oder nasenförmigen
Ausformung an der kleineren Seitenfläche im axialen Endbereich des elektrischen Flachleiters
möglich.
[0047] Zur Übertragung eines Gleich- oder Wechselstromes sind in einem Steckverbinder parallel
zwei elektrische Leiter eingefügt, die im gesteckten Zustand zwei im Gegensteckverbinder
parallel angeordnete Gegenkontaktelemente kontaktieren. Da die Längsachsen der beiden
elektrischen Leiter im gesteckten Zustand jeweils seitlich zu den Längsachsen der
zugehörigen Gegenkontaktelemente angeordnet sind, können die beiden parallelen elektrischen
Leiter enger beabstandet zueinander im Zwischenbereich zwischen den beiden Gegenkontaktelementen
oder weiter beabstandet zueinander die beiden Gegenkontaktelemente jeweils einschließen.
Für die Übertragung von mehreren Gleich- oder Wechselströmen sind die einzelnen Paare
von elektrischen Leitern und die zugehörigen Paare von Gegenkontaktelementen jeweils
parallel zueinander anzuordnen.
[0048] Zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit zwischen dem elektrischen Leiter und dem zugehörigen
Gegenkontaktelement sind am elektrischen Leiter mehrere parallele Kontaktflächen derart
ausgebildet, dass sie jeweils mit einer zugehörigen Gegenkontaktfläche am Gegenkontaktelement
kontaktierbar sind. Die parallelen Kontaktflächen können beispielsweise jeweils an
einem von mehreren parallel am elektrischen Leiter umgeformten Bereichen ausgebildet
sein.
[0049] Alternativ können die parallelen Kontaktflächen jeweils an einem gemeinsamen, mit
dem elektrischen Leiter einteilig verbundenen Kontaktelement ausgebildet sein. Schließlich
kann jedes der parallelen Kontaktflächen jeweils auch an einem separaten Kontaktelement
ausgebildet sein, das jeweils einteilig mit dem elektrischen Leiter verbunden ist.
[0050] Da eine Kontaktfläche und eine zugehörige Gegenkontaktfläche nicht zwingend eine
exakte Planarität und eine exakte Parallelität zueinander aufweisen können, was die
Transferimpedanz verschlechtert, ist in einer bevorzugten Erweiterung des Kontaktierungssystem
die einzelne Kontaktfläche in mehrere Teilkontaktflächen zerlegt. Eine derartige technische
Maßnahme erhöht die Anzahl der Kontaktpunkte zwischen der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche
und verbessert somit die Transferimpedanz. Bei einem lamellen- oder laschenförmig
umgeformten Bereich der Kontaktfläche des elektrischen Leiters ist die Kontaktpunktanzahl
durch eine Schlitzung der lamellen- oder laschenförmig umgeformten Bereiche erzielbar.
Auch bei einem rippen-, nasen- oder laschenförmig ausgeformten Kontaktbereich eines
mit einem elektrischen Leiter einteilig verbundenen Kontaktelements kann die Kontaktpunktanzahl
durch eine Schlitzung der rippen-, nasen- oder laschenförmig ausgeformten Kontaktbereiche
erhöht werden.
[0051] In einer weiteren bevorzugten Ausprägung der Erfindung weist jede Kontaktfläche jeweils
eine strukturierte Oberfläche, bevorzugt eine geriffelte Oberfläche, auf. Die strukturierte
Oberfläche der Kontaktfläche kann auch eine Feinstruktur aus spitzen Erhöhungen, scharfkantigen
Zähne bzw. scharfkantigen Graten aufweisen. Die strukturierte Oberfläche der Kontaktflächen
verschlechtert die Transferimpedanz nur unerheblich, ermöglicht aber, eine Oxidschicht
an der Gegenkontaktfläche beim Steckvorgang aufzubrechen. Zusätzlich können auch die
Gegenkontaktflächen jeweils eine strukturierte Oberfläche zum Aufbrechen einer Oxidschicht
auf der zugehörigen Kontaktfläche aufweisen.
[0052] Aufgrund der latenten Beaufschlagung der elektrischen Leiter mit der Federkraft der
zugeordneten Federelemente kann es in Kombination mit einer Materialermüdung des dielektrischen
Materials des Gegensteckverbindergehäuses über die Zeit zu einem unerwünschten Verschieben
bzw. zu einem unerwünschten Kippen der zugehörigen Gegenkontaktelemente kommen. Zur
mechanischen Stabilisierung des Kontaktierungssystems ist ein Klemmelement in eine
Durchführung, welche im Steckverbindergehäuse in Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente
ausgebildet ist, und in einer Ausnehmung, welche fluchtend zur Durchführung des Steckverbindergehäuses
im Gegensteckverbindergehäuse ausgebildet ist, eingefügt. Das Klemmelement ist in
der Ausnehmung des Gegensteckverbindergehäuses derart eingefügt, dass das Klemmelement
mit den zur Ausnehmung benachbarten Bereichen des Gegensteckverbindergehäuse kraftschlüssig,
bevorzugt über eine Presspassung, verbunden sind.
[0053] Durch die Presspassung zwischen dem Klemmelement und dem Gegensteckverbindergehäuse
kommt es in einem Bereich des Gegensteckverbindergehäuses, in dem es ohne eine Verklemmung
mit einem Klemmelement zu einer Materialermüdung kommen würde, vorteilhaft zu einer
Materialverdichtung und damit zu einer Erhöhung der Materialfestigkeit. Ein Verschieben
bzw. ein Kippen des Gegenkontaktelements und damit eine Erhöhung der Transferimpedanz
sowie in einem extremen Szenario ein Kontaktverlust zwischen den elektrischen Leitern
und dem zugehörigen Gegenkontaktelementen kann somit vorteilhaft vermieden werden.
[0054] Das Klemmelement ist bevorzugt aus einem dielektrischen Material hergestellt. In
einer bevorzugten Anordnung der Kontaktpartner, bei der die beiden Gegenkontaktelemente
zwischen den beiden elektrischen Leitern angeordnet sind, ist das Klemmelement in
einer Ausnehmung zwischen den beiden Gegenkontaktelementen innerhalb des Gegensteckverbinders
angeordnet. Das Klemmelement, in dem im gesteckten Zustand der Steckverbindung die
Befestigungsschraube und die zugehörige Schraubenhülse angeordnet sind, weist einen
hülsenförmigen Bereich auf.
[0055] Um eine Klemmwirkung zu erzielen, weist das Klemmelement wenigstens zwei Klemmbacken
auf, welche vom hülsenförmigen Bereich des Klemmelements radial nach außen in zwei
entgegengesetzten Richtungen ausgebildet sind. Diese beiden Klemmbacken sind jeweils
in einer zwischen den beiden Gegenkontaktelementen ausgebildeten Ausnehmung angeordnet
und verhindern ein Verschieben bzw. ein Kippen der Gegenkontaktelemente. Zur besseren
mechanischen Stabilisierung des Klemmelements innerhalb des Gegensteckverbinders sind
am Klemmelement vier Klemmbacken ausgebildet, welche jeweils ausgehend vom hülsenförmigen
Bereich radial nach außen in den vier zueinander orthogonalen Richtungen ausgeformt
sind. Die beiden weiteren Klemmbacken sind hierbei in einem Schlitz zwischen zwei
Kontaktierungsbereichen der beiden Gegenkontaktelemente verankert.
[0056] In einer weiteren Anordnung der Kontaktpartner, bei der die beiden elektrischen Leiter
zwischen den beiden Gegenkontaktelementen angeordnet sind, sind bevorzugt zwei Klemmelemente
vorgesehen, die jeweils in einer Ausnehmung zwischen dem jeweiligen Gegenkontaktelement
und der Außenwand des Gegensteckverbindergehäuses kraftschlüssig eingepresst sind.
Die beiden Klemmelemente sind geeignet mit dem Befestigungselement, insbesondere mit
der Befestigungsschraube zu verbinden.
[0057] Jedes Klemmelement ist jeweils mit dem Steckverbindergehäuse vorzugsweise formschlüssig,
beispielsweise über eine Rastverbindung, verbindbar. Jedes dielektrisch ausgebildete
Klemmelement ist außerdem mit dem Befestigungselement, insbesondere mit einer metallischen
Befestigungsschraube, zu verbinden. Hierzu ist vorzugsweise eine metallische Hülse
vorzusehen, die über eine Schraubverbindung mit der metallischen Befestigungsschraube
und über eine Presspassung mit dem dielektrischen Klemmelement zu verbinden ist.
[0058] Von der Erfindung ist ebenfalls eine Steckverbindung mit abgedeckt. Die Steckverbindung
weist die Steckverbinderanordnung mit dem Steckverbinder und einen zum Steckverbinder
korrespondierenden Gegensteckverbinder auf. Hierbei kontaktiert die an jedem elektrischen
Leiter der Steckverbinderanordnung jeweils ausgebildete Kontaktfläche bzw. die an
jedem Kontaktelement der Steckverbinderanordnung jeweils ausgebildete Kontaktfläche
jeweils die korrespondierende Gegenkontaktfläche, die an einem zugehörigen Gegenkontaktelement
des Gegensteckverbinders jeweils ausgebildet ist.
[0059] Die zur Steckverbinderanordnung bereits erläuterten Merkmale sind analog auch für
die Steckverbindung anwendbar.
[0060] Von der Erfindung ist schließlich ein Verfahren zur Bereitstellung einer elektrischen
Verbindung über eine einen Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder umfassende
Steckverbindung mit abgedeckt. Eine elektrische Hochvoltübertragung zwischen dem Steckverbinder
und dem Gegensteckverbinder wird eingerichtet, welche zumindest die folgenden Verfahrensschritte
umfasst:
- a) Verbinden von mehreren in den Steckverbinder mündenden elektrischen Leitern mit
zugehörigen Gegenkontaktelementen des Gegensteckverbinders ;
- b) Verriegeln der elektrischen Steckverbindung zwischen einem Steckverbindergehäuse
des Steckverbinders und einem Gegensteckverbindergehäuse des Gegensteckverbinders.
[0061] Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig
miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen
der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im
Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen
zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
[0062] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- Fig. 1A,1B
- eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Steckverbinderanordung und des Gegensteckverbinders,
- Fig. 2A,2B
- eine Längsschnittdarstellung und eine Draufsicht einer ersten Ausprägung einer Kontaktierung,
- Fig. 3A,3B
- eine Längsschnittdarstellung und eine Draufsicht einer zweiten Ausprägung einer Kontaktierung,
- Fig. 4A,4B
- eine Längsschnittdarstellung und eine Draufsicht einer dritten Ausprägung einer Kontaktierung,
- Fig. 5A,5B
- eine Längsschnittdarstellung und eine Draufsicht einer vierten Ausprägung einer Kontaktierung,
- Fig. 6A,6B
- eine Längsschnittdarstellung und eine Draufsicht einer fünften Ausprägung einer Kontaktierung,
- Fig. 7A,7B, 7C,7D
- eine Draufsicht, eine Längsschnittdarstellung, eine erste und eine zweite Querschnittsdarstellung
der erfindungsgemäßen Steckverbinderanordnung im nicht gesteckten Zustand,
- Fig. 7E,7F, 7G,7H
- eine Draufsicht, eine Längsschnittdarstellung, eine erste und eine zweite Querschnittsdarstellung
der erfindungsgemäßen Steckverbindung und
- Fig. 7I,7J, 7K
- eine Querschnittsdarstellung, eine erste und eine zweite Längsschnittdarstellung des
Gegensteckverbinders im nicht gesteckten Zustand.
[0063] Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen
der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang
mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere
Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die
Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu
zueinander gezeigt.
[0064] In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente,
Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben
Bezugszeichen versehen.
[0065] Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
[0066] Im Folgenden wird anhand der Explosionsdarstellung in Fig. 1A die Struktur der Steckverbinderanordnung
und anhand der Explosionsdarstellung in Fig. 1B die Struktur des zugehörigen Gegensteckverbinders
erläutert:
Die Steckverbinderanordnung 1 weist einen Steckverbinder 2 und zwei elektrische Leiter
3 auf. Da die beiden elektrischen Leiter 3 nicht nur als Verbindungselemente zu einem
elektrischen Aggregat bzw. zu einem weiteren Steckverbinder, sondern auch als elektrische
Kontakte des Steckverbinders 2 dienen, sind sie auch als Bestandteile des Steckverbinders
2 zu verstehen. Der Steckverbinder 2 weist ein Steckverbindergehäuse 4 auf. Die beiden
elektrischen Leiter 3, die bevorzugt als elektrische Flachleiter ausgebildet sind,
sind durch eine seitliche Öffnung 5 des Steckverbindergehäuses 4 in das Steckverbindergehäuse
4 einfügbar. Die Öffnung 5 des Steckverbindergehäuses 4 ist durch eine in Fig. 1A
nicht dargestellte und zum Steckverbindergehäuse 4 gehörige Gehäusekappe verschließbar.
[0067] Im Steckverbindergehäuse 4 ist ferner quer zur Längsachse der elektrischen Leiter
3 eine Durchführung 6 ausgebildet, in die ein Klemmelement 7 eingefügt ist. Das Klemmelement
7 ist über ein Rastelement 8 mit einem zugehörigen Gegenrastelement, welches an der
Innenwand der Durchführung 6 ausgebildet ist, am Steckverbindergehäuse 4 fixiert.
Das Klemmelement 7 weist eine Durchführung 9 auf. Durch ein erstes Ende 10 der Durchführung
9 ist der Schraubenschaft einer Befestigungsschraube 11 einfügt, welcher aus einem
zweiten Ende der Durchführung 9 zur Verschraubung mit einer Schraubenhülse des Gegensteckverbinders
herausragt. Zur Befestigung der metallischen Befestigungsschraube 11 in der Durchführung
9 des dielektrischen Klemmelements 7 ist eine metallische Hülse 12 am ersten Ende
10 in die Durchführung 9 des Klemmelements 7 eingepresst. Die Befestigung der Befestigungsschraube
11 an der metallischen Hülse 12 erfolgt mittels einer Schraubverbindung zwischen dem
Innengewinde der metallischen Hülse 12 und dem Außengewinde der Befestigungsschraube
11.
[0068] Jeder elektrischer Leiter 3 weist mehrere lamellenförmig umgeformte Bereiche 13 auf,
die als Kontaktbereiche des elektrischen Leiters 3 dienen. Die in Fig. 1A dargestellten
elektrischen Leiter 3 weisen beispielsweise jeweils zwei lamellenförmig umgeformte
Bereiche 13 auf. Zur Erhöhung der Kontaktpunktanzahl sind die einzelnen lamellenförmig
umgeformten Bereiche 13 wie in Fig. 1A angedeutet zusätzlich geschlitzt. Die beiden
elektrischen Leiter 3 sind gemeinsam mit einer zugehörigen Metallplatte 14, an der
mehrere Federelemente in der Form von Federlaschen 15 ausgeformt sind, durch die seitliche
Öffnung 5 in den Steckverbinder 2 eingefügt.
[0069] Die beiden Metallplatten 14 mit den ausgeformten Federlaschen 15 sind in der in Fig.
1A dargestellten Variante eines Steckverbinders 2 zwischen der Außenwand 16 des Steckverbindergehäuses
4 und dem elektrischen Leiter 3 angeordnet, um den elektrischen Leiter 3 mit den zugehörigen
Federlaschen 15 gegen eine im Steckverbindergehäuse 4 ausgebildete Innenwand 17 zu
drücken. Die Innenwand 17 weist hierzu eine Ausformung auf, die komplementär zur Ausformung
des elektrischen Leiters 3 zzgl. der lammellenförmig umgeformten Bereiche 13 ausgebildet
ist. Die elektrischen Leiter 3, welche als elektrische Flachleiter ausgebildet sind,
weisen jeweils einen beispielsweise S-förmig ausgeformten Längsabschnitt 18 auf, welcher
an eine korrespondierend ausgeformte Innenwand 17 des Steckverbindergehäuses 4 mittels
der Gehäusekappe gedrückt ist. Somit ist eine formschlüssige Fixierung der elektrischen
Leiter 3 am Steckverbindergehäuse 4 realisiert.
[0070] Der Gegensteckverbinder 19 weist gemäß Fig. 1B ein Gegensteckverbindergehäuse 20
mit einer Öffnung 21 auf, durch die zwei Gegenkontaktelemente 22 in zugehörige im
Gegensteckverbindergehäuse 20 ausgebildete Haltebereiche 23 eingefügt sind. Die Gegenkontaktelemente
22 weisen jeweils eine Anzahl von Gegenkontaktbereichen 24 auf, die der Anzahl von
Kontaktbereichen, d. h. der Anzahl von umgeformten Bereichen 13, der elektrischen
Leiter 3 entspricht. Die beiden Gegenkontaktbereiche 24 bilden mit dem verbindenden
Verbindungsbereich 25 ein U-förmig geformtes Gegenkontaktelement 22.
[0071] Am axialen Ende der beiden Gegenkontaktbereiche 24, welche eine stiftförmige Längserstreckung
und eine rechteckig geformte Quererstreckung aufweisen, ist jeweils eine Gegenkontaktfläche
26 ausgebildet. Jede Gegenkontaktfläche 26 des Gegenkontaktelements 22 weist jeweils
ein korrespondierendes Flächenprofil zur zugehörigen Kontaktfläche 27 auf, welche
jeweils im einem Kontaktbereich des zugehörigen elektrischen Leiters 3 ausgebildet
ist. Somit weist die einzelne Kontaktfläche 27 jedes elektrischen Leiters 3 wie auch
die einzelne Gegenkontaktfläche 26 jedes Gegenkontaktelements 22 jeweils eine Richtungskomponente
in der bzw. entgegen der Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements 22 und eine Richtungskomponente
orthogonal zur Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements 22 auf.
[0072] Durch die Öffnung 21 des Gegensteckverbindergehäuses 20 ist als Befestigungselement
des Gegensteckverbinders 19 eine metallische Schraubenhülse 28 mit einem zum Außengewinde
der Befestigungsschraube 11 komplementären Innengewinde in einen zugehörigen Haltebereich
29 eingefügt, welcher im Gegensteckverbindergehäuse 20 ausgebildet ist.
[0073] Im gesteckten Zustand des Steckverbinders 2 und des Gegensteckverbinders 19 ist eine
Kontaktierung zwischen den Kontaktflächen 27 der beiden elektrischen Leiter 3 und
den zugehörigen Gegenkontaktflächen 26 der Gegenkontaktelemente 22 möglich. Für die
Kontaktierung der Kontaktflächen 27, welche auf den elektrischen Leitern 3 und den
mit den elektrischen Leitern 3 einteilig verbundenen Kontaktelementen 31 ausgebildet
sind, mit den zugehörigen Gegenkontaktflächen 26 der Gegenkontaktelemente 22, sind
die Kontaktflächen 27 für die zugehörigen Gegenkontaktflächen 26 zugänglich. Hierzu
weist das Steckverbindergehäuse 4 in der Darstellung der Fig. 1A im hinteren und unteren
Bereich eine weitere Öffnung auf.
[0074] Bevor die erfindungsgemäße Steckverbinderanordnung 1, der zugehörige Steckverbinder
2 und der zugehörige Gegensteckverbinder 19 im nicht gesteckten Zustand und im gesteckten
Zustand anhand diverser Ansichten und Schnitte in den Figuren 7A bis 7K im Detail
erläutert werden, werden im Folgenden schematisch die einzelnen Ausprägungen einer
Kontaktierung vorgestellt:
Aus den Figuren 2A und 2B geht eine erste Ausprägung einer Kontaktierung zwischen
zwei elektrischen Leitern 3 und zwei zugehörigen Gegenkontaktelementen 22 hervor,
bei der die Gegenkontaktelemente 22 im gesteckten Zustand der Steckverbindung 30 zwischen
den beiden elektrischen Leitern 3 angeordnet sind. Die beiden elektrischen Leiter
3 sind jeweils als elektrische Flachleiter ausgebildet, wobei die größere Quererstreckung
der elektrischen Flachleiters parallel zur Längsachse der Gegenkontaktelemente 22
orientiert ist.
[0075] Die lamellenförmig umgeformten Bereiche 13 der elektrischen Leiter 3 sind somit in
Richtung der Befestigungsschraube 11 gerichtet. Die einzelnen Kontaktflächen 27 der
elektrischen Leiter weisen somit eine Richtungskomponente in Längsachsrichtung der
Gegenkontaktelemente 22, insbesondere in Richtung des Gegensteckverb 19 und eine Richtungskomponente
orthogonal zur Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente 22, d. h. in Richtung der
Befestigungsschraube, auf. Die Federlaschen 15 der Metallplatten 14 sind außerhalb
der elektrischen Leiter 3 angeordnet und drücken die Kontaktflächen 27 der elektrischen
Leiter 3 quer zur Längsachsrichtung der Gegenkontaktelemente 22 gegen die zugehörigen
Gegenkontaktflächen 26 der Gegenkontaktelemente 22. Die Befestigungsschraube 11, die
in der korrespondierenden Schraubenhülse 28 verschraubt ist, drückt das Steckverbindergehäuse
4 gegen das Gegensteckverbindergehäuse 20 und damit die Kontaktflächen 27 der elektrischen
Leiter 3 in Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements 22 gegen die Gegenkontaktflächen
26 der Gegenkontaktelemente 22.
[0076] In einer zweiten Ausprägung der Kontaktierung gemäß der Figuren 3A und 3B sind die
elektrischen Leiter 3 zwischen den zugehörigen Gegenkontaktelementen 22 angeordnet.
Die Metallplatten 14 mit den zugehörigen Federlaschen 15 sind somit innerhalb der
elektrischen Leiter 3 angeordnet und drücken die lamellenförmig nach außen umgeformten
Bereiche 13 mit den darin ausgebildeten Kontaktflächen 27 gegen die Gegenkontaktflächen
26 der zugehörigen Gegenkontaktelemente 22.
[0077] Bei der in den Figuren 4A und 4B dargestellten dritten Ausprägung einer Kontaktierung
sind die Kontaktbereiche der elektrischen Leiter 3 nach innen in Richtung der Befestigungsschraube
11 gerichtet. Im Gegensatz zur ersten Ausprägung einer Kontaktierung sind die Kontaktflächen
nicht im elektrischen Leiter 3 ausgebildet, sondern jeweils an einem rippen-, nasen-,
lamellen- oder laschenförmig ausgeformtes Kontaktelement 31 realisiert, das einteilig,
bevorzugt stoffschlüssig, mit dem zugehörigen elektrischen Leiter 3 verbunden ist.
[0078] In einer vierten Ausprägung einer Kontaktierung gemäß der Figuren 5A und 5B weisen
die als elektrische Flachleiter ausgebildeten elektrischen Leiter 3 im Gegensatz zu
den ersten drei Ausprägungen eine Orientierung der größeren Quererstreckung der elektrischen
Flachleiter auf, die jeweils orthogonal zur Längsachse der Gegenkontaktelemente 22
orientiert ist.
[0079] Die Kontaktfläche 27 des einzelnen elektrischen Leiters 3 ist jeweils auf einer seitlichen
Fläche 44 des elektrischen Leiters 3 - nämlich der seitlichen Fläche 44 des elektrischen
Leiters 3 mit der jeweils kleineren Quererstreckung - ausgebildet, welche quer zur
Längsachse der elektrisch Leiter 3 angeordnet ist. Die seitliche Fläche 44 der elektrischen
Leiter 3 ist jeweils derart ausgeformt, dass sie eine Richtungskomponente in der Längsachsrichtung
des Gegenkontaktelements 22 und eine Richtungskomponente orthogonal zur Längsachsrichtung
des Gegenkontaktelements 22 aufweist.
[0080] In einer fünften Ausprägung einer Kontaktierung gemäß der Figuren 6A und 6B ist die
größere Quererstreckung der elektrischen Flachleiter ebenfalls orthogonal zur Längsachse
der Gegenkontaktelemente 22 orientiert. Bei der fünften Ausprägung ist ein axialer
Endbereich 32 der elektrischen Leiter 3 derart verformt, dass sich am axialen Endbereich
32 der elektrischen Leiter 3 jeweils ein umgeformter Bereich 13 mit einer Kontaktfläche
27 ausbildet, die eine Richtungskomponente in der Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements
22 und eine Richtungskomponente orthogonal zur Längsachsrichtung des Gegenkontaktelements
22 aufweist.
[0081] Die Umformung des axialen Endbereichs 32 der elektrischen Leiter 3 erfolgt jeweils
durch einen Stanz- und Biegeprozess. Um eine höhere Kontaktpunktanzahl zu realisieren,
können der umgeformte Bereich 13, wie in Fig. 6B angedeutet ist, auch geschlitzt ausgeformt
sein. Denkbar ist auch eine Modifikation der fünften Ausprägung einer Kontaktierung,
bei der der umgeformte Bereich 13 über ein entsprechend ausgeformtes Kontaktelement
31 realisiert ist, das einteilig beispielsweise mittels stoffschlüssiger Verbindung
am axialen Endbereich 32 des einzelnen elektrischen Leiters 3 angebunden ist.
[0082] In den folgenden Figuren 7A bis 7K wird auf der Basis der ersten Ausprägung einer
Kontaktierung gemäß der Figuren 2A und 2B die Steckverbinderanordnung 1, der Steckverbinder
2, der Gegensteckverbinder 19 und die Steckverbindung 30 im Detail erläutert:
Im nicht gesteckten Zustand einer erfindungsgemäßen Steckverbinderanordnung 1 gemäß
der Figuren 7A, 7B, 7C und 7D sind zwei jeweils als elektrische Flachleiter ausgebildete
elektrische Leiter 3 im Steckverbindergehäuse 4 des Steckverbinders 2 eingefügt. Ein
S-förmig ausgeformter Längsabschnitt 18 jedes elektrisches Leiters 3 liegt gemäß Fig.
7B formschlüssig an einer entsprechend gewölbten Innenwand 17 des Steckverbindergehäuses
4 an. Zur Fixierung jedes elektrischen Leiters 3 im Steckverbindergehäuse 4 ist in
der seitlichen Öffnung 5 des Steckverbindergehäuses 4 eine aus Übersichtlichkeitsgründen
nicht dargestellte Gehäusekappe angeordnet, welche am Steckverbindergehäuse 4 fixiert
ist und die beiden elektrischen Leiter gegen die Innenwand 17 des Steckverbindergehäuses
4 drückt.
[0083] Im axialen Endbereich 32 jedes elektrischen Leiters 3 sind jeweils beispielhaft zwei
lamellenförmig umgeformte Bereiche 13 ausgebildet, welche jeweils über mehrere Schlitzungen
mehrere Kontaktpunkte zur Kontaktierung mit einem zugehörigen Gegenkontaktelement
22 aufweisen. An jedem lamellenförmig umgeformten Bereich 13 des elektrischen Leiters
3 ist jeweils eine Kontaktfläche 27 mit einer Richtungskomponente in Längsachsrichtung
des Gegenkontaktelements 22 und einer Richtungskomponente orthogonal Längsachsrichtung
des Gegenkontaktelements 22 ausgebildet.
[0084] Jeder elektrische Leiter 3 ist im axialen Endbereich 32 mit den lamellenförmig umgeformten
Bereichen 13 über die Federkraft von mehreren Federlaschen 15 gegen eine korrespondierend
ausgeformte Innenwand 17 des Steckverbindergehäuses 4 gedrückt. Die einzelnen Federlaschen
15 sind an einer Metallplatte 14 ausgeformt, welche zwischen der Außenwand 16 des
Steckverbindergehäuses 4 und dem axialen Endbereich 32 des einzelnen elektrischen
Leiters 3 angeordnet ist.
[0085] Zur Kontaktierung der Kontaktflächen 27 der elektrischen Leiter 3 mit Gegenkontaktflächen
26 von zugehörigen Gegenkontaktelementen 22 weist das Steckverbindergehäuse 4 des
Steckverbinders 2 im Bereich der Kontaktflächen 27 jeweils Aufnahmekammern 33 zur
Aufnahme der Gegenkontaktelemente 22 auf (siehe hierzu die Figuren 7C und 7D).
[0086] In eine Durchführung 6, welche im Steckverbindergehäuse 4, insbesondere in der Innenwand
17 des Steckverbindergehäuses 4, in Richtung des Gegensteckverbinders 19 ausgebildet
ist, ist ein Klemmelement 7 eingefügt (siehe hierzu die Figuren 7C und 7D).
[0087] Das Klemmelement 7 ragt aus der Durchführung 6 des Steckverbindergehäuse 4 heraus
und in eine Ausnehmung 34 hinein, welche fluchtend zur Durchführung 6 des Steckverbindergehäuse
4 im Gegensteckverbindergehäuse 20 ausgebildet ist. Das Klemmelement 7 wird in die
Ausnehmung 34 bei der Befestigung der Befestigungsschraube 11 in die Schraubenhülse
28 eingefügt. Hierzu ist das Klemmelement 7 mit der Befestigungsschraube 11 verbunden.
Die Befestigungsschraube 11 ist zentrisch im Klemmelement 7 geführt. Hierzu weist
das Klemmelement 7 einen hülsenförmigen Bereich 35 auf, in dessen Inneren die Befestigungsschraube
11 angeordnet ist.
[0088] Zur Durchführung und zur Befestigung der Befestigungsschraube 11 ist im Innern des
hülsenförmigen Bereichs 35 des Klemmelements 7 ein hülsenförmiger Befestigungsabschnitt
36 mit einer Durchführung 9 ausgebildet, der an den hülsenförmigen Bereich 35 des
Klemmelements 7 angebunden ist. Zur Befestigung der metallischen Befestigungsschraube
11 an den dielektrischen Befestigungsabschnitt 36 des Klemmelements 7 ist eine metallische
Hülse 12 in den hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 36 des Klemmelements 7 eingepresst
und über eine Schraubverbindung mit der Befestigungsschraube 11 verbunden. Der Schraubenkopf
37 des Befestigungsschraube liegt an einem Flansch 38 der metallischen Hülse 12 an.
Der Flansch 38 der metallischen Hülse 12 liegt an einer Stirnfläche 39 des Klemmelements
7 an und ein Flansch 40 des Klemmelements 7 liegt an einer Stirnfläche 41 des Steckverbindergehäuses
4 an.
[0089] Um ein Verklemmen des Klemmelements 7 mit dem Gegensteckverbindergehäuse 20 innerhalb
der Ausnehmung 34 des Gegensteckverbindergehäuse 20 zu realisieren, sind am Klemmelement
7 vorzugsweise vier Klemmbacken 42 ausgebildet, welche vom hülsenförmigen Bereich
35 des Klemmelements 7 kreuzförmig radial nach außen gerichtet sind. Die kreuzförmig
im Klemmelement 7 ausgebildeten Klemmbacken 42 des Klemmelements 7 weisen jeweils
eine bestimmte Elastizität auf, um in die kreuzförmige Ausnehmung 34 im Gegensteckverbindergehäuse
20 einpressbar zu sein.
[0090] Die kreuzförmige Ausnehmung 34 ist zwischen den Haltebereichen 23 für die Gegenkontaktelemente
22 und dem Haltebereich 29 für die Schraubenhülse 28 im Gegensteckverbindergehäuses
20 ausgebildet.
[0091] Aus den Figuren 7I, 7J und 7K geht der Gegensteckverbinder 19 mit dem Gegensteckverbindergehäuse
20 hervor, in dem zwei Gegenkontaktelemente 22 mit jeweils zwei Gegenkontaktbereichen
24 angeordnet sind. Jedes Gegenkontaktelement 22 ist U-förmig ausgeformt, indem die
beiden Gegenkontaktbereiche 24 über einen Verbindungsbereich 25 miteinander verbunden
sind. Jedes Gegenkontaktelement 22 ist in einem zugehörigen im Gegensteckverbindergehäuse
20 ausgebildeten Haltebereichen 23 befestigt. In einem weiteren Haltebereich 29, der
mittig zu den anderen Haltebereichen 23 im Gegensteckverbindergehäuse 20 ausgebildet
ist, ist eine metallische Schraubenhülse 28 gelagert.
[0092] Die Figuren 7E, 7F, 7G und 7H stellen jeweils die Steckverbindung 30 im gesteckten
Zustand des Steckverbinders 2 und des Gegensteckverbinders 19 dar:
Die Befestigungsschraube 11 ist in der Schraubenhülse 28 eingeschraubt, so dass der
Steckverbinder 2 und der Gegensteckverbinder 19 zueinander fixiert sind. In den Aufnahmekammern
33 innerhalb des Steckverbindergehäuses 4 sind die Gegenkontaktelemente 22 des Gegensteckverbinders
19 eingefügt. Die Kontaktflächen 27 in den umgeformten Bereichen 13 der beiden elektrischen
Leiter 3 kontaktieren jeweils die Gegenkontaktflächen 26 in den Gegenkontaktbereichen
24 der Gegenkontaktelemente 22.
[0093] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend
vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige
Art und Weise modifizierbar.
1. Steckverbinderanordnung (1) aufweisend
einen Steckverbinder (2) und mehrere elektrische Leiter (3), wobei der Steckverbinder
(2) ein Steckverbindergehäuse (4) aufweist, in dem ein axialer Endbereich (32) jedes
elektrischen Leiters (3) eingefügt und befestigt ist, wobei an jedem elektrischen
Leiter (3) oder an jedem Kontaktelement (31), das jeweils einteilig mit dem jeweiligen
elektrischen Leiter (3) verbunden ist, jeweils eine Kontaktfläche (27) ausgebildet
ist, die eingerichtet ist, eine Gegenkontaktfläche (26) eines zugehörigen Gegenkontaktelements
(22) eines Gegensteckverbinders (19) elektrisch zu kontaktieren, wobei die jeweiligen
Kontaktfläche (27) jeweils eine Richtungskomponente in einer zu einer Längsachsrichtung
des jeweiligen elektrischen Leiters ersten orthogonalen Richtung aufweist, wobei im
Steckverbindergehäuse (4) für jeden elektrischen Leiter (3) jeweils wenigstens ein
Federelement (15) angeordnet ist, welches jeweils mit dem jeweiligen elektrischen
Leiter (3) verbunden ist und eingerichtet ist, die Kontaktfläche (27) gegen die Gegenkontaktfläche
(26), welche eine Richtungskomponente in einer zu einer Längsachsrichtung des jeweiligen
Gegenkontaktelements orthogonalen Richtung aufweist, in der zur Längsachsrichtung
des jeweiligen elektrischen Leiters ersten orthogonalen Richtung zu drücken.
2. Steckverbinderanordnung (1) nach Anspruch 1,
gekennzeichnet dadurch
dass die jeweiligen Kontaktfläche (27) zusätzlich eine Richtungskomponente in einer zur
Längsachsrichtung des jeweiligen elektrischen Leiters und zur ersten orthogonalen
Richtung zweiten orthogonalen Richtung aufweist und im Steckverbindergehäuse (4) ein
Befestigungselement, vorzugsweise eine Befestigungsschraube (11), angeordnet ist,
welches eingerichtet ist, bei einem Verbinden mit einem Befestigungselement, vorzugsweise
mit einer Schraubenhülse (28), des Gegensteckverbinders (19) die Kontaktfläche jedes
elektrischen Leiters bzw. jedes Kontaktelements gegen die Gegenkontaktfläche des zugehörigen
Gegenkontaktelements, welche zusätzlich eine Richtungskomponente in der Längsachsrichtung
des jeweiligen Gegenkontaktelements aufweist, in der zweiten orthogonalen Richtung
zu drücken.
3. Steckverbinderanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet dadurch
dass die Federelemente (15) jeweils an einer Seite des elektrischen Leiters (3) im Steckverbindergehäuse
(4) angeordnet sind, die derjenigen Seite des elektrischen Leiters (3) gegenüber liegt,
an der die Kontaktfläche (27) ausgebildet ist.
4. Steckverbinderanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet dadurch
dass die Federelemente, die mit dem elektrischen Leiter (3) verbunden sind, jeweils als
eine Federlasche (15) in einer Metallplatte (14) ausgeformt sind.
5. Steckverbinderanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet dadurch
dass jeder elektrischer Leiter (3) jeweils derart eingerichtet, dass dessen Längsachse
in einem gesteckten Zustand des Steckverbinders (2) und des Gegensteckverbinders (19)
zu einer Längsachse des zugehörigen Gegenkontaktelements (22) seitlich beabstandet
angeordnet ist.
6. Steckverbinderanordnung (1) nach Anspruch 5,
gekennzeichnet dadurch
dass jeder elektrischer Leiter (3) jeweils derart lateral zur Längsachse des jeweiligen
elektrischen Leiters (3) umgeformt ist, dass sich in einem umgeformten Bereich (13)
des jeweiligen elektrischen Leiters (3) die jeweilige Kontaktfläche (27) ausbildet,
oder jedes Kontaktelement (31) jeweils derart lateral zur Längsachse des jeweiligen
elektrischen Leiters (3) ausgeformt ist, dass sich im jeweiligen Kontaktelement (31)
die jeweilige Kontaktfläche (27) ausbildet.
7. Steckverbinderanordnung (1) nach Anspruch 6,
gekennzeichnet dadurch
dass der umgeformte Bereich (13) des elektrischen Leiters (3) jeweils bevorzugt lamellen-
oder laschenförmig umgeformt ist bzw. die Kontaktelemente (31) jeweils bevorzugt lamellen-,
laschen-, rippen- oder nasenförmig ausgeformt sind.
8. Steckverbinderanordnung (1) nach Anspruch 5,
gekennzeichnet dadurch
dass an jedem elektrischen Leiter (3) jeweils eine seitliche Fläche (44) derart ausgeformt
ist, dass an der seitlichen Fläche (44) die jeweilige Kontaktfläche (27) ausgebildet
ist, wobei die seitliche Fläche (44) quer zur Längsachse des jeweiligen elektrischen
Leiters (3) angeordnet ist.
9. Steckverbinderanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet dadurch
dass mehrere Kontaktflächen (27) jeweils an jedem elektrischen Leiter (3) oder jeweils
an dem mit jedem elektrischen Leiter (3) jeweils verbundenen Kontaktelement (31) ausgebildet
sind oder an mehreren mit jedem elektrischen Leiter (3) jeweils verbundenen Kontaktelementen
(31) jeweils eine Kontaktfläche (27) ausgebildet ist, wobei jede Kontaktfläche (27)
jeweils eingerichtet ist, eine zugehörige Gegenkontaktfläche (26) des zugehörigen
Gegenkontaktelements (22) elektrisch zu kontaktieren.
10. Steckverbinderanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet dadurch
dass jede Kontaktfläche (27) jeweils eine strukturierte Oberfläche, bevorzugt eine geriffelte
Oberfläche, aufweist.
11. Steckverbinderanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
gekennzeichnet dadurch
dass in wenigstens einer Durchführung (6), welche jeweils im Steckverbindergehäuse (4)
in Richtung des Gegensteckverbinders (19) ausgebildet ist, jeweils ein Klemmelement
(7) eingefügt ist, das jeweils eingerichtet ist, in einer zugehörigen Ausnehmung (34),
welche fluchtend zur jeweiligen Durchführung (6) in einem Gegensteckverbindergehäuse
(20) ausgebildet ist, einfügbar zu sein und kraftschlüssig mit dem Gegensteckverbindergehäuse
(20) verbindbar zu sein.
12. Steckverbinderanordnung (1) nach Anspruch 11,
gekennzeichnet dadurch
dass das jeweilige Klemmelement (7) mit dem Befestigungselement verbunden ist, wobei das
Befestigungselement eingerichtet ist, beim Verbinden mit dem Befestigungselement des
Gegensteckverbinders (19) das jeweilige Klemmelement (7) in die zugehörige Ausnehmung
(34) des Gegensteckverbindergehäuse (20) hineinzudrücken.
13. Steckverbinderanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
gekennzeichnet dadurch
dass der elektrische Leiter (3) ein elektrischer Flachleiter ist.
14. Steckverbinderanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
gekennzeichnet dadurch
dass der elektrische Leiter (3) zur Übertragung eines Stromes im Bereich zwischen 300
A und 600 A ausgebildet ist.
15. Steckverbindung (30) mit einer Steckverbinderanordnung (1) gemäß einem der Ansprüche
1 bis 14 und einem zum Steckverbinder (2) korrespondierenden Gegensteckverbinder (19),
wobei die an jedem elektrischen Leiter (3) jeweils ausgebildete Kontaktfläche (27)
bzw. die an jedem Kontaktelement (31) jeweils ausgebildete Kontaktfläche (27) jeweils
die am zugehörigen Gegenkontaktelement (22) des Gegensteckverbinders (19) jeweils
ausgebildete Gegenkontaktfläche (26) elektrisch kontaktiert.