DE10139844C1 - Elektrischer Steckverbinder mit einem Stecker und einen Gegenstecker - Google Patents
Elektrischer Steckverbinder mit einem Stecker und einen GegensteckerInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein elektrischer Steckverbinder mit einem Stecker- (1) und einem Gegensteckergehäuse (2), derart ausgebildet, dass das Steckergehäuse (1) in eine Ausnehmung innerhalb des Gegensteckergehäuses (2) wenigstens teilweise fügbar ist, dass innerhalb des Stecker- (1) und Gegensteckergehäuses (2) jeweils eine Elektrodenstruktur (11, 22) vorgesehen ist, die durch Ineinanderfügen des Steckergehäuses (1) in das Gegensteckergehäuse (2) in einen innigen Kontakt bringbar sind und dass im Stecker- (1) und/oder im Gegensteckergehäuse (2) wenigstens ein Belüftungskanal (3) vorgesehen ist, der jeweils das Stecker- (1) oder das Gegensteckergehäuse (2) lokal durchragt, eine zur Elektrodenstruktur (11, 22) gewandte innere Öffnung (31) sowie eine äußere Öffnung (32) aufweist. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Belüftungskanal (3) derart angeordnet ist, dass die äußere (32) oder die innere Öffnung (31) des Belüftungskanals (3) durch gegenseitige Überlappung des Steckergehäuses (1) mit dem Gegensteckergehäuse (2) im ineinandergefügten Zustand gasdicht verschlossen ist und dass durch Auseinanderbewegen des Stecker- (1) und Gegensteckergehäuses (2) der Belüftungskanal (3) eine offene Verbindung zu einem von dem Stecker- (1) und Gegensteckergehäuse (2) weitgehend gasdicht eingeschlossenen Volumen (4) schafft, in dem sich die Elektrodenstrukturen (11, 22) befinden, sobald sich die Elektrodenstrukturen (11, 22) durch das Auseinanderbewegen des Stecker- (1) und ...
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Steckverbinder mit einem Stecker-
und einem Gegensteckergehäuse, derart ausgebildet, dass das Steckergehäuse in
eine Ausnehmung innerhalb des Gegensteckergehäuses wenigstens teilweise fügbar
ist, und dass innerhalb des Stecker- und Gegensteckergehäuses jeweils eine
Elektrodenstruktur vorgesehen ist, die durch Ineinanderfügen des Steckergehäuses
in das Gegensteckergehäuse in einen innigen Kontakt bringbar sind.
Elektrische Steckverbinder vorstehender Gattung dienen grundsätzlich der
elektrischen Kontaktierung wenigstens zweier elektrischer Leitungen, die lösbar fest,
beispielsweise zu Montage- und Demontagezwecken, miteinander verbunden
werden sollen. Sowohl beim Ineinanderfügen von Stecker- und
Gegensteckergehäuse als auch beim Trennvorgang beider Steckerteile gilt es die
Elektrodenstrukturen im Inneren der jeweiligen Gehäuse einerseits gegen
mechanische Deformationen zu schützen, andererseits für eine sichere
Kontaktierung beider Elektrodenstrukturen zu sorgen, um einen einwandfreien
elektrischen Kontakt zwischen ihnen herstellen zu können. Derartige an sich
bekannte elektrische Steckverbinder finden vielseitige Verwendung bspw. bei der
elektrischen Kontaktierung von Kabelbäumen, die im Fahrzeugbereich, insbesondere
Kfz-Bereich eingesetzt werden, um die innerhalb eines Automobils vorhandenen
elektrischen Baugruppen in definierter Weise miteinander zu verschalten.
Durch den insbesondere in Automobilen zu beobachtenden Trend des stetig
steigenden elektrischen Leistungsbedarfs, aufgrund der zunehmenden
Komfortanforderungen, beschäftigen sich derzeitige Studien damit, die bisher übliche
Bordnetzspannung von 14 V zu erhöhen. Aktuelle Überlegungen gehen davon aus,
die Bordnetzspannung beispielsweise auf 42 V anzuheben, um den derzeitigen, aber
insbesondere künftigen Leistungsbedarf in Automobilen gerecht zu werden.
Der vorstehend skizzierte Trend im Automobilbereich lässt sich beispielsweise durch
diverse, in die Zukunft gerichtete Entwicklungskonzepte bestätigen, beispielsweise
durch den integrierten Kurbelwellen-Startergenerator, elektromagnetische
Ventilantriebe oder Aktoren für x-by-wire-Systeme, um nur einige zu nennen. Durch
eine Anhebung der Bordnetzspannung beispielsweise auf 42 V können somit die
Voraussetzungen für eine zukunftsträchtige Energieversorgung innerhalb eines
Automobils geschaffen werden. Mit der Anhebung der Bordnetzspannung um den
Faktor 3 können darüberhinaus die notwendigen elektrischen Ströme bei
gleichbleibendem Leistungsbedarf um den gleichen Faktor reduziert werden. Jedoch
sind neben den vorstehenden Vorteilen auch Nachteile mit der Anhebung der
Bordnetzspannung, insbesondere auf 42 V, verbunden. Ein Nachteil ist
beispielsweise, dass durch die Spannungsanhebung der minimal benötigte
Kontaktabstand zweier elektrischer Leiter zur Vermeidung von stabilen Lichtbögen
deutlich ansteigt. Stabile Lichtbögen bilden sich insbesondere zwischen zwei
Elektroden aus, die sich in einem genügend kleinen Abstand zueinander befinden.
Unvermeidlich ist das Auftreten derartiger Lichtbögen beim Öffnen von zwei in
elektrischem Kontakt stehenden Elektrodenstrukturen unter Last, sofern die
Betriebsspannung ein bestimmtes Potential überschreitet. In dem in Fig. 3
dargestellten Schaubild, das ein Strom-Spannungs-Diagramm (I-U-Diagramm) zeigt,
soll der vorstehend aufgezeigte Zusammenhang verdeutlicht werden. Die strichliert
eingetragenen Linien A, B im I-U-Diagramm stellen beispielhaft jeweils die am
Lichtbogen anfallende elektrische Leistung während des Öffnungsprozesses zweier
Kontakte innerhalb eines Schaltkreises dar, dessen Betriebsspannung im Fall A 14 Volt
und im Fall B 42 Volt beträgt. Vorausgesetzt ist, dass in den Schaltkreisen
jeweils nur ohmsche Lasten mit einer identischen Leistungsaufnahme enthalten
sind. Die strichliert eingezeichnete Linie im Fall A stellt dabei das aktuelle 14 V
Bordnetz dar, wie es derzeit in Automobilen verwendet wird.
Zusätzlich im I-U-Diagramm sind asymptotisch verlaufende Linien eingezeichnet, die
Grenzkurven für bestimmte Kontaktabstände in Millimeter (0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm,
1,8 mm, 3 mm) darstellen, d. h. befinden sich zwei Elektroden bspw. in einem
Abstand von 0,5 mm zueinander, so treten bei I-U-Werten, die im Diagramm rechts
oberhalb der 0,5 mm - Grenzkurve liegen Lichtbogeneffekte auf. Bei I-U-Werten
unterhalb der 0,5 mm - Grenzkurve hingegen treten keine Lichtbögen zwischen den
Elektroden mit einem Kontaktabstand von 0,5 mm auf. So kann aus dem Diagramm
entnommen werden, dass das Auftreten von Lichtbögen zwischen zwei voneinander
beabstandeten Elektroden bei größeren Kontaktabständen, bspw. 1,8 mm, erst bei
viel höheren I-U-Werten zu beobachten ist, als bei kleineren Elektrodenabständen.
Die punktiert eingetragenen Linien Vmin sowie Imin begrenzen jeweils Bereiche,
innerhalb derer, jeweils in Richtung kleinerer Wertegrößen, überhaupt keine
Lichtbogeneffekte auftreten können.
Für das 14 V Bordnetz bedeutet dies im Fall A, dass die Ausbildung von stabilen
Lichtbögen nur in einem sehr kleinen Bereich möglich ist, nämlich eben gerade in
jenem, bei dem die strichlierte Linie A Werte oberhalb von Vmin sowie Imin einnimmt.
Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass bei den bisher üblichen
Bordnetzspannungen bereits sehr kleine Kontaktabstände ausreichend sind, um die
Lichtbogeneffekte zu verhindern. Anders ist der Fall jedoch bei einer beabsichtigten
Anhebung der Bordnetzspannung auf 42 V gelagert, bei dem das Auftreten von
Lichtbögen bereits bei einem Elektrodenkontaktabstand von etwa 0,8 mm hinzu
kleineren Abständen zu beobachten ist.
Sind hingegen neben reinen ohmschen Lasten in den jeweiligen Schaltkreisen,
wovon die im I-U-Diagramm gezeigten Fallkonstellationen ausgehen, auch induktive
Lasten enthalten, so verschärft sich das Problem erheblich hinsichtlich eines
zunehmend verstärkten Auftretens von Lichtbögen auch bei größeren
Elektrodenabständen.
Eine entscheidende Rolle spielen vorstehend beschriebene Lichtbogeneffekte beim
Verschleiß eingangs erwähnter elektrischer Steckverbinder, die sogar zu
irreversiblen Schäden an den Elektrodenstrukturen innerhalb der Steckverbinder und
sogar zu ihrem Totalverlust führen können.
Im Automobilbereich ist es beim Durchführen von Wartungsarbeiten am Kfz oftmals
unvermeidbar, elektrische Steckverbinder unter Last, d. h. bei anliegender
Bordnetzspannung, zu lösen, wodurch aufgrund des Auftretens von
Lichtbogeneffekten erhebliche Beschädigungen im Kontaktbereich der
Elektrodenstrukturen verbunden sein können. Zur Veranschaulichung dieser
Problematik sind in den Fig. 2a bis d Sequenzbilder dargestellt, die einen
elektrischen Steckverbinder in der Querschnittsdarstellung zeigen, bestehend aus
einem Steckergehäuse 1 und einer darin befindlichen Elektrodenstruktur 11 sowie
einem Gegensteckergehäuse 2 mit einer darin befindlichen Elektrodenstruktur 22. In
Fig. 2a sind beide Gehäuse 1 und 2 ineinander verfügt, so dass die
Elektrodenstrukturen 11 und 22 in einem innigem, elektrischem Kontakt stehen. Wird
das Steckergehäuse 1 aus dem Gegensteckergehäuse 2 gemäß Fig. 2b gezogen, so
beginnen sich zunächst die Elektrodenstrukturen 11 und 22 auseinander zu
bewegen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird angenommen, dass die
Elektrodenstruktur 11 zapfenförmig ausgebildet ist, die in eine entsprechende
Ausnehmung in der Elektrodenstruktur 22 passgenau eingefügt werden kann. Wird
beim weiteren Auseinanderziehen der jeweiligen Steckverbinder der Punkt
überschritten, an dem sich die beiden Elektrodenstrukturen 11 und 22 voneinander
zu beabstanden beginnen, wie in Fig. 2c dargestellt, so treten wie vorstehend
erwähnt, bei Bordnetzspannungen von 42 V Funkenentladungen F zwischen den
Elektrodenstrukturen auf, die zu Lichtbogeneffekten führen, die aufgrund der in
Lichtbögen auftretenden Strömen Temperaturen von ca. 3000 bis 4000 Kelvin zu
erzeugen in der Lage sind. Das Auftreten derartig hoher Temperaturen erklärt zum
einen, dass insbesondere an den Elektrodenstrukturspitzen Abbrandeffekte
auftreten, die als irreversible Schädigungen der Elektrodenkontakte anzusehen sind,
wie es in Fig. 2d dargestellt ist, andererseits können die hohen Temperaturen die
umliegenden Gehäusewände, die zumeist aus Kunststoff gefertigt sind,
aufschmelzen und gar zum Entflammen bringen.
Das Auftreten derartiger Lichtbogeneffekte ist in der Starkstromtechnik kein
unbekanntes Phänomen, gegen dessen Vermeidung aktive Konzepte bekannt sind,
mit denen eine gezielte Lichtbogenlöschung herbeigeführt werden kann.
Beispielsweise können Lichtbögen durch gezieltes Anlegen von Pressluft in den
Bereich der jeweils einen Engspalt eingrenzenden Elektrodenstrukturen regelrecht
ausgeblasen werden. Auch sind Löschtechniken mit Hilfe von extern angelegten
Magnetfelder in sogenannten Löschkammern bekannt.
So beschreibt etwa die DE 15 40 104 einen Schalter, der zur Unterbrechung von
elektrischen Lichtbögen Elektroden aufweist, die bei Auftreten eines Lichtbogens
zwischen den Elektroden elektronegative Gase als Löschmittel abgeben. Die
Elektroden, die als einteilige oder zweiteilige Körper hergestellt werden, bestehen
aus einem Material, das sich aus metallischen und nichtmetallischen Elementen
zusammensetzt. Die nichtmetallischen Elemente zeichnen sich hierbei dadurch aus,
dass sie bei Auftreten einer von einem Lichtbogen verursachten
Temperaturerhöhung elektronegative Gase, die den Lichtbogen ersticken, abgeben.
Die US 4,082,403 beschreibt einen Stecker, der sich im Wesentlichen aus zwei
Teilen, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden, zusammensetzt.
Verbunden werden diese beiden Teile über einen Passstift, der sich im Inneren der
beiden Steckerteile befindet. Wesentliches Merkmal dieses Steckers ist es, dass der
vordere Teil des Steckverbinders aus einem Material hergestellt ist, das bei Auftreten
eines Lichtbogens elektronegative Gase aussendet, so dass der Lichtbogen erstickt
wird, bevor die Elektrodenstruktur des Steckers von dem Lichtbogen beschädigt wird.
Auch die GB 1100564 beschreibt eine ganz ähnliche technische Lösung. Bei einem
Steckverbinder, dessen Elektroden elektrisch leitend in Kontakt bringbar sind,
besthen die Elektroden aus einem Material, das sich aus metallischen sowie
nichtmetallischen Stoffkomponenten zusammensetzt. Bei Bildung eines Lichtbogens
zwischen den zwei Elektroden emittieren die nichtmetallischen Stoffkomponenten
wiederum elektronegative Gase, die den Lichtbogen ersticken. Als elektronegative
Gase eignen sich sowohl Schwefelfluoride, wie beispielsweise SF5 oder SF6, sowie
Seleniumhexafluoride, wie etwa SeF6. Nichtmetallische Stoffe, die diese
elektronegativen Gase emittieren, sind beispielsweise Polytetrafluorethylene.
Die DE 34 12 824 A1 beschreibt schließlich einen elektrischen Lastschalter, der als
kontaktgebenden Teil einen in Richtung seiner Längsachse verschiebbaren Stift
enthält. Darüber hinaus weist der Schalter eine koaxial zu diesem Stift angeordnete
Kontaktbuchse auf, die in ihrem mit dem Stift in Kontakt bringbaren vorderen
Abschnitt durch axial verlaufende Schlitze in achsparallele Segmente unterteilt ist.
Diese achsparallelen Segmente weisen an ihrer Spitze jeweils eine radial einwärts
vorspringende Kuppe auf, mit welcher sie bei geschlossenem Schalter federnd an
dem Stift anliegen. In einem vorderen, seine Spitze einschließenden Abschnitt
besteht der Stift, der kürzer als die Einstecktiefe ist, aus einem Verbundwerkstoff, der
neben elektrisch gut leitendem Metall ein unter Lichtbogeneinwirkung Löschgase
freisetzendes Material enthält. Die bei Bildung eines Lichtbogens entstehenden
Löschgase treten zum größten Teil durch die axial verlaufenden Schlitze aus. Ein
kleiner Teil der Löschgase kann allerdings auch im eng gewordenen Ringraum
zwischen der Hülse und der Kontaktbuchse strömen.
Nachteilig bei allen, aus dem Stand der Technik bekannten Steckverbindern ist, dass
die entsprechenden Lichtbogenbekämpfungsmaßnahmen mit aufwendigen
Vorkehrungen verbunden sind. Vor allem können diese Maßnahmen, möchte man
doch an einem möglichst einfachen und kostengünstigen Aufbau bekannter
Steckverbinder festhalten, nicht ohne weiteres auf die Lösung des vorstehend
genannten Problems bei elektrischen Steckverbindern, deren Baugrößen bis hin zu
einigen mm messen, übertragen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder mit
einem Stecker- und einem Gegensteckergehäuse gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 derart auszubilden, dass insbesondere beim Ziehen des elektrischen
Steckverbinders unter elektrischer Last keine vorstehend genannten
Lichtbogenerscheinungen auftreten, die zu irreversiblen Schäden an der
Elektrodenstruktur führen. Die zu treffenden Maßnahmen sollen weder komplizierte
konstruktive Vorkehrungen am Steckverbinder, noch kostenintensive Vorkehrungen,
bzw. den Einsatz zusätzlicher, mit dem Steckverbinder vorzuhaltender Löschmittel
erfordern. Aktive, kostenintensive Konzepte, wie sie in der Starkstromtechnik
bekannt sind, sind für einen möglichst kostengünstigen Einsatz im Automobilbereich
zu vermeiden.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1
angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind
Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf
das Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist ein elektrischer Steckverbinder mit einem Stecker- und einem
Gegensteckergehäuse, bei dem das Steckergehäuse in eine Ausnehmung innerhalb
des Gegensteckergehäuses wenigstens teilweise fügbar ist, innerhalb des Stecker-
und Gegensteckergehäuses jeweils eine Elektrodenstruktur vorgesehen ist, die
durch Ineinanderfügen des Steckergehäuses in das Gegensteckergehäuse in einen
innigen Kontakt bringbar sind und bei dem im Stecker- und/oder im
Gegensteckergehäuse wenigstens ein Belüftungskanal vorgesehen ist, der jeweils
das Stecker- oder das Gegensteckergehäuse lokal durchragt, eine zur
Elektrodenstruktur gewandte innere Öffnung sowie eine äußere Öffnung aufweist, so
ausgebildet, dass der Belüftungskanal derart angeordnet ist, dass die äußere oder
die innere Öffnung des Belüftungskanals durch gegenseitige Überlappung des
Stecker- mit dem Gegensteckergehäuses im ineinandergefügten Zustand
weitgehend gasdicht verschlossen ist und dass durch Auseinanderbewegen des
Stecker- und Gegensteckergehäuses der Belüftungskanal eine offene Verbindung zu
einem von dem Stecker- und Gegensteckergehäuse weitgehend gasdicht
eingeschlossenen Volumen schafft, in dem sich die Elektrodenstrukturen befinden,
sobald sich die Elektrodenstrukturen durch das Auseinanderbewegen des Stecker-
und Gegensteckergehäuses zu trennen beginnen und
dass die äußere Öffnung (32) des Belüftungskanals (3) in den Steckverbinder
umgebende Außenluft mündet, so dass Umluft von Außen durch den
Belüftungskanal (3) in das innere Volumen (4) gelangt.
Die dem erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Steckverbinder
zugrundeliegende Idee ist die gezielte Nutzung des sich zwischen dem
Steckergehäuse und dem Gegensteckergehäuse ausbildenden Unterdruckes, der
sich innerhalb des von beiden Gehäusen eingeschlossenen Volumens während des
Vorganges des Auseinanderziehens beider Gehäuse ausbildet, sofern davon
ausgegangen werden kann, dass das Steckergehäuse und das
Gegensteckergehäuse weitgehend gasdicht ineinander fügbar sind. Wird
beispielsweise das in einer Ausnehmung des Gegensteckergehäuses befindliche
Steckergehäuse aus dem Gegensteckergehäuse herausgezogen, so erfährt die
zwischen beiden Gehäusen eingeschlossene Luft aufgrund der lokal auftretenden
Volumenvergrößerung eine Expansion, wodurch sich ein Unterdruck zwischen
beiden Gehäusen einstellt. Dieser Unterdruck wird bei dem erfindungsgemäß
ausgebildeten elektrischen Steckverbinder als treibende Kraft dazu verwendet, einen
Luftstrom gezielt in den Elektrodenbereich zu richten, im Zeitpunkt, in dem sich die
Elektrodenstrukturen noch unterhalb des eingangs erläuterten kritischen
Kontaktabstandes befinden, bei dem sich aufgrund der hohen Bordnetzspannung
von beispielsweise 42 V Lichtbogeneffekte auftreten. Der sich zwischen beiden
Elektrodenstrukturen ausbildende Lichtbogen wird effizient durch den eigens
vorgesehenen Belüftungskanal gezielt gelöscht, so dass die Elektrodenstrukturen
ohne den weiteren Betrieb beeinflussenden Schädigungen auch unter elektrischen
Lastbedingungen voneinander getrennt werden können.
Der hierfür erforderliche Belüftungskanal, der innerhalb des Steckergehäuses
und/oder innerhalb des Gegensteckergehäuses vorgesehen werden kann, ist als
einfache Bohrung durch die jeweilige Gehäusewand des Stecker- oder
Gegensteckergehäuses auszubilden und erfordert bei der Steckerherstellung keine
merklichen Mehrkosten.
Der Belüftungskanal ist derart innerhalb des jeweiligen Gehäuses anzuordnen, dass
die den elektrischen Steckverbinder umgebende Außenluft in den Belüftungskanal
erst eintreten kann, wenn zwischen dem Steckverbinder und dem
Gegensteckverbinder ein ausreichend großer Unterdruck erzeugt worden ist und die
Elektrodenstrukturen sich nur noch punktuell berühren und somit kurz vor ihrer
gegenseitigen Beabstandung stehen. In diesem Moment sollte vorzugweise der
Belüftungskanal durch weiteres Herausziehen des Steckergehäuses aus dem
Gegensteckergehäuse geöffnet werden, so dass aufgrund des im Inneren
vorherrschenden Unterdruckes ein Luftstrom gezielt zwischen beide, sich
voneinander entfernenden Elektrodenstrukturen einströmen kann.
Damit sich ein für die Erzeugung des Belüftungsstromes in ausreichender Stärke zur
wirkungsvollen Auslöschung von etwaig auftretender Lichtbögen erforderliche
Unterdruck zwischen Stecker- und Gegensteckergehäuse aufbauen kann, gilt es
darauf zu achten, dass beide Gehäuse im ineinandergefügten Zustand weitgehend
gasdicht miteinander abschließen, so dass keine wesentlichen, möglicherweise in
Betracht kommenden Nebenluftströme durch entsprechende Zwischenspalte in das
Innere des elektrischen Steckverbinders eintreten können.
Elektrische Steckverbinder, die mit der vorstehend beschriebenen
Belüftungsvorkehrung zur Vermeidung lokaler Lichtbögen ausgestattet sind, eignen
sich insbesondere für die Verwendung im Kfz-Bereich, speziell bei Verwendung von
Bordnetzspannungen von mehr als 30 V, vorzugsweise 42 V. Selbstverständlich
eignen sich derartige Steckverbinder auch in anderen Bereichen, beispielsweise im
gesamten Elektronikbereich.
Der erfindungsgemäße Gedanke soll anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen
Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die
Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1a-d Querschnittsdarstellungen eines elektrischen Steckverbinders mit
Belüftungskanal in Sequenzbilddarstellung sowie
Fig. 2a-d Querschnittsdarstellung eines bekannten elektrischen Steckverbinders
(Stand der Technik), sowie
Fig. 3 I-U-Diagramm zur Darstellung kritischer Bereiche zur
Lichtbogenausbildung.
In Fig. 1a bis d sind Querschnittsbilder jeweils in Sequenzen dargestellt, die einen
erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Steckverbinder zeigen, der ein
Gegensteckergehäuse 2 aufweist, in den ein entsprechend an die Innenkontur der
Ausnehmung des Gegensteckergehäuses 2 angepasstes Steckergehäuse 1
eingefügt ist.
In dem in Fig. 1a dargestellten Sequenzbild befinden sich das Steckergehäuse 1 und
das Gegensteckergehäuse 2 in einem gegenseitigen innigen Kontakt, wobei die
Elektrodenstrukturen 11 und 22 zur gegenseitigen elektrischen Kontaktierung
ineinander gefügt sind. Zu beachten ist der im Steckergehäuse 1 eingebrachte
Belüftungskanal 3, dessen Längserstreckung schräg zur Fügerichtung des
Steckergehäuses 1 relativ zum Gegensteckergehäuse 2 orientiert ist. Der
Belüftungskanal weist eine innere Öffnung 32 und eine äußere Öffnung 31 auf, wobei
die Öffnung 31 durch die Außenkonturen des Gegensteckergehäuses 2 verdeckt ist.
In Fig. 1b ist das Steckergehäuse 1 aus dem Gegensteckergehäuse 2 um ein kleines
Stück herausgezogen, wodurch sich die im inneren Volumen 4 befindliche Luft, die
zwischen dem Steckergehäuse 1 und dem Gegensteckergehäuse 2 eingeschlossen
ist, aufgrund der gasdichten Volumenvergrößerung, expandiert. Hierdurch stellt sich
im inneren Volumen 4 ein Unterdruck ein. Bei der in Fig. 1b gezeigten Konstellation
befinden sich die Elektrodenstrukturen 11 und 22 immer noch in einer gegenseitigen,
teilweisen Überlappung, in der Lichtbogeneffekte noch nicht auftreten. Auch ist der
Belüftungskanal 3 in dieser Situation durch die Innenwand des
Gegensteckergehäuses 2 abgedeckt und somit verschlossen.
Fig. 1c zeigt die Situation, in der die Elektrodenstruktur 11 und 22 sich nur punktuell
berührend gegenüberstehen und bei einer weiteren gegenseitigen Entfernung einen
Elektrodenabstand zueinander annehmen, in dem sich die eingangs erläuterten
Lichtbogeneffekte einstellen. In genau diesem Moment überfährt die äußere Öffnung
32 des Belüftungskanals 3 den Endbereich des Gegensteckergehäuses 2, so dass
nun der Belüftungskanal 3 einen freien Verbindungskanal zwischen dem inneren
Volumen 4 und der den elektrischen Steckverbinder umgebenden Außenluft schafft.
Durch den Belüftungskanal 3 tritt Außenluft gezielt in den Bereich des kritischen
Elektrodenabstandes zwischen den Elektrodenstrukturen 11 und 22, die in Form
eines, durch die Saugwirkung des im inneren des Volumens 4 vorherrschenden
Unterdruck hervorgerufenen Belüftungsstroms mögliche Lichtbogeneffekte ausbläst.
In Fig. 1d sind die vollständig voneinander getrennten Elektrodenstrukturen 11 und
22 in unversehrter Form dargestellt, da das Auftreten von Lichtbögen weitestgehend
vermieden werden konnte. Ganz im Unterschied zu den bisher bekannten
elektrischen Steckverbindern, wie sie links von der Fig. 1d in Fig. 2d dargestellt sind.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des elektrischen Steckverbinders wird das
an sich bekannte Problem des "Hot-Plugging", d. h. des Steckens unter elektrischer
Last, wie es beispielsweise im Reparaturfall auftreten kann, gelöst.
1
Steckergehäuse
2
Gegensteckergehäuse
11
,
22
Elektrodenstruktur
3
Belüftungskanal
31
,
32
Innere, äußere Öffnung
4
Inneres Volumen
Claims (6)
1. Elektrischer Steckverbinder mit einem Stecker- (1) und einem
Gegensteckergehäuse (2), derart ausgebildet, dass das Steckergehäuse (1) in eine
Ausnehmung innerhalb des Gegensteckergehäuses (2) wenigstens teilweise fügbar
ist,
dass innerhalb des Stecker- (1) und Gegensteckergehäuses (2) jeweils eine Elektrodenstruktur (11, 22) vorgesehen ist, die durch Ineinanderfügen des Steckergehäuses (1) in das Gegensteckergehäuse (2) in einen innigen Kontakt bringbar sind und
dass im Stecker- (1) und/oder im Gegensteckergehäuse (2) wenigstens ein Belüftungskanal (3) vorgesehen ist, der jeweils das Stecker- (1) oder das Gegensteckergehäuse (2) lokal durchragt, eine zur Elektrodenstruktur (11, 22) gewandte innere Öffnung (31) sowie eine äußere Öffnung (32) aufweist und der derart angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Belüftungskanal (3) derart angeordnet ist, dass die äußere (32) oder die innere Öffnung (31) des Belüftungskanals (3) durch gegenseitige Überlappung des Stecker- (1) mit dem Gegensteckergehäuses (2) im ineinandergefügten Zustand gasdicht verschlossen ist,
dass durch Auseinanderbewegen des Stecker- (1) und Gegensteckergehäuses (2) der Belüftungskanal (3) eine offene Verbindung zu einem von dem Stecker- (1) und Gegensteckergehäuse (2) weitgehend gasdicht eingeschlossenen Volumen (4) schafft, in dem sich die Elektrodenstrukturen (11, 22) befinden, sobald sich die Elektrodenstrukturen (11, 22) durch das Auseinanderbewegen des Stecker- (1) und Gegensteckergehäuses (2) zu trennen beginnen und
dass die äußere Öffnung (32) des Belüftungskanals (3) in den Steckverbinder umgebende Außenluft mündet, so dass Umluft von Außen durch den Belüftungskanal (3) in das innere Volumen (4) gelangt.
dass innerhalb des Stecker- (1) und Gegensteckergehäuses (2) jeweils eine Elektrodenstruktur (11, 22) vorgesehen ist, die durch Ineinanderfügen des Steckergehäuses (1) in das Gegensteckergehäuse (2) in einen innigen Kontakt bringbar sind und
dass im Stecker- (1) und/oder im Gegensteckergehäuse (2) wenigstens ein Belüftungskanal (3) vorgesehen ist, der jeweils das Stecker- (1) oder das Gegensteckergehäuse (2) lokal durchragt, eine zur Elektrodenstruktur (11, 22) gewandte innere Öffnung (31) sowie eine äußere Öffnung (32) aufweist und der derart angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Belüftungskanal (3) derart angeordnet ist, dass die äußere (32) oder die innere Öffnung (31) des Belüftungskanals (3) durch gegenseitige Überlappung des Stecker- (1) mit dem Gegensteckergehäuses (2) im ineinandergefügten Zustand gasdicht verschlossen ist,
dass durch Auseinanderbewegen des Stecker- (1) und Gegensteckergehäuses (2) der Belüftungskanal (3) eine offene Verbindung zu einem von dem Stecker- (1) und Gegensteckergehäuse (2) weitgehend gasdicht eingeschlossenen Volumen (4) schafft, in dem sich die Elektrodenstrukturen (11, 22) befinden, sobald sich die Elektrodenstrukturen (11, 22) durch das Auseinanderbewegen des Stecker- (1) und Gegensteckergehäuses (2) zu trennen beginnen und
dass die äußere Öffnung (32) des Belüftungskanals (3) in den Steckverbinder umgebende Außenluft mündet, so dass Umluft von Außen durch den Belüftungskanal (3) in das innere Volumen (4) gelangt.
2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Öffnung (31) des Belüftungskanals (3) im
Augenblick der Öffnung des Belüftungskanals (3) unmittelbar im Bereich der sich
gegenüberliegenden Elektrodenstrukturen (11, 22) befindet.
3. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stecker- (1) und Gegensteckergehäuse (2)
derart ausgebildet sind, dass Stecker- (1) und Gegensteckergehäuse (2) bis zur
Öffnung des Belüftungskanals (3) eine gegenseitige weitgehend gasdichte Fügung
eingehen.
4. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstruktur (11, 22) innerhalb des
Gegensteckergehäuses (2) als Aufnahmekontur ausgebildet ist, in die die innerhalb
des Steckergehäuses (1) vorgesehene zapfenförmig ausgebildete Elektrodenstruktur
(11) einfügbar ist, und
dass ein Belüftungskanal (3) innerhalb des Steckergehäuses (1) vorgesehen ist mit
einer Kanallängsachse, die gegenüber der Längserstreckung des Steckergehäuses
(1) geneigt verläuft.
5. Verwendung des elektrischen Steckverbinders nach einem der Ansprüche 1
bis 4 zur Vermeidung von Lichtbogenerscheinungen zwischen den sich unmittelbar
beabstandet gegenüberliegenden Elektrodenstrukturen (11, 22).
6. Verwendung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Steckverbinder im Kfz-Bereich
einsetzbar ist, zur elektrischen Kontaktierung bei Betriebsspannungen bei denen
Lichtbogeneffekte auftreten können, vorzugsweise bei 42 Volt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001139844 DE10139844C1 (de) | 2001-08-14 | 2001-08-14 | Elektrischer Steckverbinder mit einem Stecker und einen Gegenstecker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001139844 DE10139844C1 (de) | 2001-08-14 | 2001-08-14 | Elektrischer Steckverbinder mit einem Stecker und einen Gegenstecker |
Publications (1)
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