DE102011089978B4

DE102011089978B4 - Elektrischer Steckverbinder sowie elektrische Steckverbindung

Info

Publication number: DE102011089978B4
Application number: DE102011089978.2A
Authority: DE
Inventors: Klaus Neder; Detlef Ludwig; Dietrich George
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: DE102011089978A1

Abstract

Elektrischer Steckverbinder (10), mit
- einem elektrisch leitenden Gehäuse (12) mit einer Längsachse (L), das eine Gehäuseausnehmung (14) aufweist,
- einem Trägerelement (16), das wenigstens teilweise in der Gehäuseausnehmung (14) angeordnet ist, und das eine Längsausnehmung (17) zum Aufnehmen eines Kontaktelements (18) aufweist,
- mindestens einem Kopplungselement (20) in der Gehäuseausnehmung (14) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung des Gehäuses (12) mit dem Kontaktelement (18), wobei
- das Trägerelement (16) mindestens eine sich quer zur Längsachse (L) erstreckende, durchgehende Querausnehmung (22) aufweist, und
- das mindestens eine Kopplungselement (20) wenigstens teilweise in der mindestens einen Querausnehmung (22) angeordnet ist, und im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Trägerelement (16) mindestens einen Steg (26) aufweist, mittels dem das mindestens eine Kopplungselement (20) fest gegenüber dem Trägerelement (16) angeordnet ist, und
- das Gehäuse (12) an der Gehäuseausnehmung (14) eine Nut (28) aufweist, in die der Steg (26) so einrastet, dass das Trägerelement (16) fest gegenüber dem Gehäuse (12) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder sowie eine elektrische Steckverbindung.
Elektrische Steckverbinder bzw. elektrische Steckverbindungen kommen zum Übertragen von elektrischen Strömen zur Anwendung, insbesondere zum Einsatz in Hochstromvorrichtungen.
Die Druckschrift US 2004/0 224 572 A1 beschreibt einen Steckverbinder mit zwei Steckkontakten, einem leitfähigen Verbindungselement und einem Aufnahmeelement. Das Verbindungselement ist als Feder ausgebildet und zwischen den beiden Steckkontakten positioniert, um einen elektrischen Kontakt zwischen diesen zu bilden. Das Aufnahmeelement nimmt das Verbindungselement auf.
Die Druckschrift DE 20 2010 010 827 U1 beschreibt einen Hochstromsteckverbinder zum Übertragen von elektrischen Strömen. Der Verbinder weist ein Gehäuse aus einem elektrisch leitenden Werkstoff auf. Das Gehäuse weist eine offene Seite zum Einstecken eines Gegensteckverbinders aus einem elektrisch leitenden Werkstoff sowie einen Raum zur Aufnahme des Gegensteckverbinders. Der Verbinder weist ferner ein Kontaktelement in Form einer Schraubenfeder, das an dem Gehäuse derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es einen elektrischen Kontakt zwischen dem Gehäuse und einem in das Gehäuse eingesteckten Gegensteckverbinder herstellt.
Die Druckschrift US 7 299 095 B1 beschreibt eine elektrische Kontaktanordnung mit einem ringförmigen Gehäuse, das einen Innenraum definiert. Das Gehäuse umfasst eine rohrförmige Wand, die eine dem Innenraum zugewandte Außenfläche und eine Innenfläche aufweist, die eine zentrale Öffnung definiert. Die Öffnung ist eingerichtet, einen elektrischen Kontakt aufzunehmen. Innerhalb des Innenraums des Gehäuses ist eine Ringfeder mit einem Innendurchmesser angeordnet, wobei die Ringfeder die Außenfläche der Wand unter Vorspannung umgibt.
Die Aufgabe der Erfindung ist, einen elektrischen Steckverbinder zu schaffen, der insbesondere unter Belastung mit hohen Strömen dauerhaft zuverlässig ist und eine lange Lebensdauer hat.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch einen elektrischen Steckverbinder, mit einem elektrisch leitenden Gehäuse mit einer Längsachse, das eine Gehäuseausnehmung aufweist, einem Trägerelement, das wenigstens teilweise in der Gehäuseausnehmung angeordnet ist, und das eine Längsausnehmung zum Aufnehmen eines Kontaktelements bzw. zumindest eines Teilbereichs des Kontaktelements aufweist, und mindestens einem Kopplungselement, das in der Gehäuseausnehmung angeordnet ist, und das ausgebildet ist zur elektrischen Kopplung des Gehäuses mit dem Kontaktelement. Das Trägerelement weist mindestens eine sich quer zur Längsachse erstreckende, durchgehende Querausnehmung aufweist, und das mindestens eine Kopplungselement ist wenigstens teilweise in der mindestens einen Querausnehmung angeordnet, und ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet.
Dies hat den Vorteil, dass der elektrische Steckverbinder sehr einfach aufgebaut sein kann. Insbesondere ist das mindestens eine Kopplungselement in einfacher Weise mit dem Trägerelement gekoppelt. Damit kann auf Nuten im Gehäuse zum Halten des mindestens einen Kopplungselements verzichtet werden. Des Weiteren kann durch die ringförmige Ausbildung und die koaxiale Anordnung des mindestens einen Kopplungselements zwischen dem Gehäuse und dem Kontaktelement eine große Kontaktfläche sowohl zwischen dem Kopplungselement und dem Gehäuse als auch zwischen dem Kopplungselement und dem Kontaktelement erhalten werden. Damit kann mittels des mindestens einen Kopplungselements, das mit dem Gehäuse und dem Kontaktelement elektrisch gekoppelt ist, über einen derartigen elektrischen Steckverbinder ein hoher Strom geführt werden.
Das Trägerelement weist ferner mindestens einen Steg auf, mittels dem das mindestens eine Kopplungselement fest gegenüber dem Trägerelement angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Kopplungselement sicher in dem Trägerelement angeordnet sein kann. Ferner weist das Gehäuse an der Gehäuseausnehmung eine Nut auf, in die der Steg so einrastet, dass das Trägerelement fest gegenüber dem Gehäuse angeordnet ist bzw. bleibt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das mindestens eine Kopplungselement als ringförmige Schraubenfeder ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass das mindestens eine Kopplungselement gute Federeigenschaften aufweisen kann, und sehr sicher sowohl an dem Gehäuse als auch an dem Kontaktelement anliegen kann. Damit kann ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuse und dem Kontaktelement hergestellt werden. Des Weiteren kann das Kopplungselement einfach hergestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägerelement mindestens zwei sich quer zur Längsachse erstreckende, durchgehende Querausnehmungen auf, und die mindestens zwei Querausnehmungen sind in Richtung der Längsachse beabstandet zueinander angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass abhängig von der Zahl der Querausnehmungen und der in diesen angeordneten Kopplungselementen hohe Ströme über den elektrischen Steckverbinder geführt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der mindestens eine Steg radial außerhalb des mindestens einen ringförmigen Kopplungselements angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Kopplungselement sicher mit dem Trägerelement gekoppelt sein kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Steckverbindung beschrieben, die einen elektrischen Steckverbinder und ein elektrisches Kontaktelement aufweist. Der elektrische Steckverbinder weist ein elektrisch leitendes Gehäuse mit einer Längsachse L und ein Trägerelement auf. Das elektrisch leitende Gehäuse weist eine Gehäuseausnehmung auf. Das Trägerelement ist wenigstens teilweise in der Gehäuseausnehmung angeordnet und weist eine Längsausnehmung auf. In der Längsausnehmung des Trägerelements ist das Kontaktelement wenigstens teilweise angeordnet. Der elektrische Steckverbinder weist ferner mindestens ein Kopplungselement auf, das in der Gehäuseausnehmung angeordnet ist und zur elektrischen Kopplung des Gehäuses mit dem Kontaktelement ausgebildet ist. Das Trägerelement weist mindestens eine sich quer zur Längsachse L erstreckende, durchgehende Querausnehmung auf. Das mindestens eine Kopplungselement ist wenigstens teilweise in der mindestens einen Querausnehmung und zudem koaxial zwischen dem Gehäuse und dem Kontaktelement angeordnet und im Wesentlichen ringförmig ausgebildet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben dargestellten elektrischen Steckverbinders sind, soweit im Übrigen auf die oben dargestellte elektrische Steckverbindung übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Steckverbindung anzusehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine Explosionsdarstellung eines elektrischen Steckverbinders,
2 eine schematische Ansicht des elektrischen Steckverbinders in einer ersten Ausführungsform,
3 einen Querschnitt durch den elektrischen Steckverbinder entlang der Linie III-III' der 2,
4 einen Querschnitt durch den elektrischen Steckverbinder entlang der Linie IV-IV' der 2,
5 eine schematische Ansicht eines Trägerelements des elektrischen Steckverbinders der ersten Ausführungsform,
6 eine Seitenansicht des Trägerelements,
7 einen Querschnitt durch das Trägerelement entlang der Linie VII-VII' der 5,
8 eine schematische Ansicht des Trägerelements und von Kopplungselementen des elektrischen Steckverbinders in einer weiteren Ausführungsform,
9 einen Querschnitt entlang der Linie IX-IX' der 8,
10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X' der 8,
11 eine perspektivische Ansicht des Trägerelements und der Kopplungselemente der weiteren Ausführungsform,
12 eine schematische Ansicht des Trägerelements der weiteren Ausführungsform,
13 einen Querschnitt durch das Trägerelement entlang der Linie XIII-XIII' der 12,
14 einen Querschnitt durch das Trägerelement entlang der Linie XIV-XIV' der 12, und
15 eine perspektivische Ansicht des Trägerelements der weiteren Ausführungsform.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Steckverbinders 10. Der elektrische Steckverbinder 10 hat ein elektrisch leitendes Gehäuse 12 mit einer Längsachse L. Das Gehäuse 12 weist eine Gehäuseausnehmung 14 auf. In den hier gezeigten Ausführungsformen hat der elektrische Steckverbinder 10 jeweils einen rechteckigen Querschnitt. In weiteren Ausführungsformen kann der elektrische Steckverbinder 10 jedoch auch andere Querschnittsformen aufweisen.
Der elektrische Steckverbinder 10 hat weiter ein Trägerelement 16, das im Wesentlichen in der Gehäuseausnehmung 14 angeordnet ist. Das Trägerelement 16 hat eine Längsausnehmung 17.
Der elektrische Steckverbinder 10 hat weiter ein Kontaktelement 18, das teilweise in der Längsausnehmung 17 des Trägerelements 16 angeordnet ist. Das Kontaktelement 18 ist in den hier gezeigten Ausführungsformen als Steckerelement ausgebildet. Das Kontaktelement 18 kann in weiteren Ausführungsformen auch als Buchsenelement ausgebildet sein.
In der Gehäuseausnehmung 14 sind Kopplungselemente 20 angeordnet, mittels denen das elektrisch leitende Gehäuse 12 mit dem Kontaktelement 18 elektrisch gekoppelt ist. Damit kann mittels der Kopplungselemente 20 ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement 18 und dem Gehäuse 12 hergestellt werden.
Das Trägerelement 16 hat mehrere sich quer zu der Längsachse L erstreckende, durchgehende Querausnehmungen 22. Jeweils eines der Kopplungselemente 20 ist in einer der Querausnehmungen 22 angeordnet. Das jeweilige Kopplungselement 20 stellt so einen elektrischen Kontakt zwischen dem Gehäuse 12 und dem Kontaktelement 18 her. Abhängig von dem maximal erforderlichen über den elektrischen Steckverbinder 10 fließenden Strom kann so die Zahl der Querausnehmungen 22 und die entsprechende Zahl der Kopplungselemente 20 in einfacher Weise gewählt werden.
Das Trägerelement 16 hat weiter einen Kragen 24, mittels dem die Position des Trägerelementes 16 gegenüber dem Gehäuse 12 festgelegt werden kann.
Des Weiteren hat das Trägerelement 16 Stege 26, die in entsprechend gestaltete Nuten 28 des Gehäuses 12 eingreifen können.
Damit kann eine sichere Führung des Trägerelements 16 in dem Gehäuse 12 erreicht werden. In der in den 1 bis 7 gezeigten Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders 10 sind die Stege 26 des Trägerelementes 16 derart ausgebildet, dass die Kopplungselemente 20 radial innerhalb der Stege 26 angeordnet sind. Damit sind die Kopplungselemente 20 in sicherer Weise vollständig innerhalb des Trägerelements 16 angeordnet. Dies stellt einen besonders einfachen Aufbau des elektrischen Steckverbinders 10 mit dem Trägerelement 16 und den Kopplungselementen 20 dar.
Die Kopplungselemente 20 sind vorzugsweise als Federn ausgebildet. Damit kann in einfacher Weise eine gute elektrische Kopplung zwischen dem Gehäuse 12 und dem Kontaktelement 18 erreicht werden. Besonders bevorzugt ist, wenn die Kopplungselemente 20 als ringförmige Schraubenfedern ausgebildet sind. Dies ermöglicht zum einen eine einfache Herstellung der Kopplungselemente 20. Zum anderen weisen derartige Kopplungselemente 20 sehr gute Feder- und damit Kontakteigenschaften auf.
In den 8 bis 15 ist eine weitere Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders 10 gezeigt. In den 8 bis 11 ist jeweils das Trägerelement 16 mit den Kopplungselementen 20 dargestellt. In den 12 bis 15 ist jeweils das Trägerelement 16 ohne Kopplungselemente 20 dargestellt.
Bei der weiteren Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders 10 gemäß der 8 bis 15 sind die Stege 26 jeweils derart in dem Trägerelement 16 angeordnet, dass die Stege 26 innerhalb der ringförmigen Kopplungselemente 20 angeordnet sind. Damit können die Kopplungselemente 20 im Bereich der Querausnehmungen 22 des Trägerelements 16 an den Stegen 26 eingehängt werden. Damit können die ringförmigen Kopplungselemente 20 sehr stabil gegenüber dem Trägerelement 16 positioniert sein.
Der Vorteil der dargestellten Ausführungsformen des elektrischen Steckverbinders 10 mit dem Trägerelement 16 und den ringförmigen Kopplungselementen 20 besteht darin, dass abhängig von der Stärke des Stroms, der über den elektrischen Steckverbinder 10 geführt werden soll, die Zahl der Kopplungselemente 20 und der Querausnehmungen 22 in dem Trägerelement 16 in einfacher Wiese variiert werden kann. Das Trägerelement 16 mit den Kopplungselementen 20 ist einfach montierbar und weist einen vergleichsweise kleinen Bauraum auf. Durch die Ausbildung des Trägerelements 16 mit den Stegen 26 kann das Trägerelement 16 in einfacher Wiese in dem Gehäuse 12 geführt und zentriert werden.
Offenbart ist eine elektrische Steckverbindung mit einem elektrischen Steckverbinder 10, welcher ein elektrisch leitendes Gehäuse 12 mit einer Längsachse L und ein Trägerelement 16 aufweist. Das elektrisch leitende Gehäuse 12 weist eine Gehäuseausnehmung 14 auf. Das Trägerelement 16 ist wenigstens teilweise in der Gehäuseausnehmung 14 angeordnet und weist eine Längsausnehmung 17 auf. In der Längsausnehmung 17 des Trägerelements 16 ist ein Kontaktelement 18 wenigstens teilweise angeordnet. Der elektrische Steckverbinder 10 weist ferner mindestens ein Kopplungselement 20 auf, das in der Gehäuseausnehmung 14 angeordnet ist und zur elektrischen Kopplung des Gehäuses 12 mit dem Kontaktelement 18 ausgebildet ist. Das Trägerelement 16 weist mindestens eine sich quer zur Längsachse L erstreckende, durchgehende Querausnehmung 22 auf. Das mindestens eine Kopplungselement 20 ist wenigstens teilweise in der mindestens einen Querausnehmung 22 und zudem koaxial zwischen dem Gehäuse 12 und dem Kontaktelement 18 angeordnet und im Wesentlichen ringförmig ausgebildet.
Bezugszeichenliste

10: Elektrischer Steckverbinder
12: Gehäuse
14: Gehäuseausnehmung
16: Trägerelement
17: Längsausnehmung von 16
18: Kontaktelement
20: Kopplungselement
22: Querausnehmung von 16
24: Kragen von 16
26: Steg von 16
28: Nut von 12
L: Längsachse

Claims

Elektrischer Steckverbinder (10), mit - einem elektrisch leitenden Gehäuse (12) mit einer Längsachse (L), das eine Gehäuseausnehmung (14) aufweist, - einem Trägerelement (16), das wenigstens teilweise in der Gehäuseausnehmung (14) angeordnet ist, und das eine Längsausnehmung (17) zum Aufnehmen eines Kontaktelements (18) aufweist, - mindestens einem Kopplungselement (20) in der Gehäuseausnehmung (14) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung des Gehäuses (12) mit dem Kontaktelement (18), wobei - das Trägerelement (16) mindestens eine sich quer zur Längsachse (L) erstreckende, durchgehende Querausnehmung (22) aufweist, und - das mindestens eine Kopplungselement (20) wenigstens teilweise in der mindestens einen Querausnehmung (22) angeordnet ist, und im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, dadurch gekennzeichnet, dass - das Trägerelement (16) mindestens einen Steg (26) aufweist, mittels dem das mindestens eine Kopplungselement (20) fest gegenüber dem Trägerelement (16) angeordnet ist, und - das Gehäuse (12) an der Gehäuseausnehmung (14) eine Nut (28) aufweist, in die der Steg (26) so einrastet, dass das Trägerelement (16) fest gegenüber dem Gehäuse (12) angeordnet ist.
Elektrischer Steckverbinder (10) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Kopplungselement (20) als ringförmige Schraubenfeder ausgebildet ist.
Elektrischer Steckverbinder (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trägerelement (16) mindestens zwei sich quer zur Längsachse (L) erstreckende, durchgehende Querausnehmungen (22) aufweist, und die mindestens zwei Querausnehmungen (22) in Richtung der Längsachse (L) beabstandet zueinander angeordnet sind.
Elektrischer Steckverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Steg (26) außerhalb des mindestens einen ringförmigen Kopplungselements (20) angeordnet ist.
Elektrische Steckverbindung mit - einem elektrischen Steckverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - einem Kontaktelement (18), das wenigstens teilweise in der Längsausnehmung (17) des Trägerelements (16) angeordnet ist, - wobei das mindestens eine Kopplungselement (20) koaxial zwischen dem Gehäuse (12) und dem Kontaktelement (18) angeordnet ist.