DE102013106448B4 - Elektrische Steckverbindung mit selbstblockierender vorgespannter Feder - Google Patents
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Abstract
Elektrische Steckverbindung mit einem elektrischen Steckverbinder (1) und einem dazu korrespondierenden elektrischen Steckverbinder (5), die in einer Steckrichtung verbindbar sind, wobeider elektrische Steckverbinder (1) und der korrespondierende elektrische Steckverbinder (5) jeweils wenigstens einen elektrischen Kontakt aufweisen, eine Entlastungseinrichtung elektrischen Steckverbinder (1) ausgebildet ist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie in verbundenem Zustand von Steckverbinder (1) und korrespondierendem Steckverbinder (5) zwischen dem Frontbereich des Steckverbinders (1) und dem Frontbereich des korrespondierenden Steckverbinders (5) eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente senkrecht zur Steckrichtung wirkt, die Entlastungseinrichtung eine Feder (4) ist, die beim Einstecken des Steckverbinders (1) in den korrespondierenden Steckverbinder (5) die Kraft ausübt, und die Feder vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der vorgespannten Feder (4) selbstblockierend ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung mit einem elektrischen Steckverbinder und einem dazu korrespondierenden elektrischen Steckverbinder, die in einer Steckrichtung verbindbar sind, wobei der elektrische Steckverbinder und der korrespondierende elektrische Steckverbinder jeweils wenigstens einen elektrischen Kontakt aufweisen, eine Entlastungseinrichtung elektrischen Steckverbinder ausgebildet ist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie in verbundenem Zustand von Steckverbinder und korrespondierendem Steckverbinder zwischen dem Frontbereich des Steckverbinders und dem Frontbereich des korrespondierenden Steckverbinders eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente senkrecht zur Steckrichtung wirkt, die Entlastungseinrichtung eine Feder ist, die beim Einstecken des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder die Kraft ausübt, und die Feder vorgespannt ist, vorzugsweise für Anwendungen in der Elektromobilität (E-Mobility). Eine derartige elektrische Steckverbindung ist z. B. aus der
US 6 123 575 A bzw. aus derUS 6 146 182 A bekannt. - Im Bereich der Elektromobilität sind verschiedene Ladestecksysteme für die Energieversorgung elektrisch betriebener Fahrzeuge bekannt. Diese dienen z. B. zum Laden am Wechselstromnetz (AC) oder zum schnellen Laden mit Gleichstrom (DC). Dabei sind auch derartige Steckverbinder bekannt, die sowohl ein AC-Steckgesicht als auch ein DC-Steckgesicht aufweisen.
- Derartige Steckverbinder mit einem AC-Steckgesicht, einem DC-Steckgesicht oder einem AC/DC-Steckgesicht zum Laden elektrisch betriebener Fahrzeuge sind an Leitungen mit großen Leiterquerschnitten angeschlossen. Hierbei sind Leitungsgewichte von mehreren Kilogramm pro Meter keine Seltenheit.
- Die hohen Leitungsgewichte können zu Verlagerungen des Steckverbinders in der Ladesteckdose führen, wodurch es zu Fehlfunktionen des elektromagnetischen Verriegelungsmechanismus kommen kann.
- Aus der
DE 195 27 778 A1 ist ein Kabelstecker zum Einstecken in eine Steckbuchse bekannt. Der Kabelstecker weist radial federnd gelagerte Spannbacken auf, die sich beim Einstecken in die Steckbuchse gegen die Innenwand der Steckbuchse verspannen, so dass der Kabelstecker spielfrei in der Steckbuchse fixiert und zentriert wird, indem sich die Kräfte der einander gegenüberliegenden Spannbacken gegenseitig praktisch kompensieren. - Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen derartigen Steckverbinder für E-Mobility-Anwendungen anzugeben, der die Positionierung in einer Ladesteckdose selbst bei hohen Leitungsgewichten hält.
- Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Erfindungsgemäß ist somit eine elektrische Steckverbindung vorgesehen mit einem elektrischen Steckverbinder und einem dazu korrespondierenden elektrischen Steckverbinder, die in einer Steckrichtung verbindbar sind, wobei der elektrische Steckverbinder und der korrespondierende elektrische Steckverbinder jeweils wenigstens einen elektrischen Kontakt aufweisen, eine Entlastungseinrichtung elektrischen Steckverbinder ausgebildet ist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie in verbundenem Zustand von Steckverbinder und korrespondierendem Steckverbinder zwischen dem Frontbereich des Steckverbinders und dem Frontbereich des korrespondierenden Steckverbinders eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente senkrecht zur Steckrichtung wirkt, die Entlastungseinrichtung eine Feder ist, die beim Einstecken des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder die Kraft ausübt, und die Feder vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der vorgespannten Feder selbstblockierend ist.
- Der Steckverbinder kann grundsätzlich von einer Steckdose gebildet sein. Vorzugsweise ist der Steckverbinder jedoch ein Stecker, wobei der Stecker typischerweise ein angeschlossenes Kabel aufweist. Bei einem derartigen Stecker handelt es sich vorzugsweise um einen Ladesteckverbinder, insbesondere für das Laden von elektrisch betriebenen Fahrzeugen im Bereich der E-Mobility. Es ist somit ein wesentlicher Punkt der Erfindung, einen Steckverbinder mit einer Entlastungseinrichtung zu versehen, wobei die Entlastungseinrichtung bei eingestecktem Steckverbinder in einen korrespondierenden Steckverbinder eine Kraft erzeugt, dessen vertikale, senkrecht zur Steckrichtung verlaufende Hauptkomponente entgegen der Last aus dem Eigengewicht des Steckverbinders und des am Steckverbinder angeschlossenen Kabels wirkt.
- Für die Ausgestaltung eines Steckverbinders könnte es grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Entlastungseinrichtung eine konstruktive Ausgestaltung in Form einer Nase ist, die beim Einstecken des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente vertikal wirkt. Möglich wäre auch, dass die Einrichtung eine magnetische Kraft aufbringt, die beim Einstecken des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente vertikal wirkt. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass die Entlastungseinrichtung eine Feder ist, die beim Einstecken des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder eine Kraft ausübt.
- In diesem Zusammenhang ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Feder vorgespannt ist, wodurch bei minimalem Federweg ausreichend große Federkräfte wirken. Zudem können durch die Vorspannung der Feder geringen Bauteilabmessungen der Entlastungseinrichtung realisiert werden.
- Die Erfindung sieht vor, dass die Kontur der vorgespannten Feder selbstblockierend ist. Durch die selbstblockierende Wirkung der Feder kann die vorgespannte Feder mit geringem Aufwand an den Steckverbinder montiert werden. Zudem hat die selbstblockierende Wirkung der Feder den Vorteil, dass die Vorspannkraft der Feder im uneingesteckten Zustand des Steckverbinders nicht dauerhaft auf die Federaufnahme des Steckverbinders wirkt und somit die Materialermüdung des Steckverbinders im Bereich der Federaufnahme reduziert wird.
- In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Feder einen aktiven Federschenkel und einen passiven Federschenkel aufweist, wobei der aktive Federschenkel eine gewölbte Kontur aufweist und diese gewölbte Kontur im eingesteckten Zustand des Steckverbinders in den korrespondierenden Steckverbinder die Kraft linienförmig in den korrespondierenden Steckverbinder einleitet. Der passive Federschenkel ist dabei flach ausgebildet, so dass die über die gewölbte Kontur linienförmig eingeleitet Federkraft flächig in das Gegenlager des Steckverbinders eingeleitet wird.
- Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Feder im Schnitt U-förmig ausgebildet ist und der eine Schaft der U-förmigen Feder der aktive Federschenkel ist und der andere Schaft der U-förmigen Feder der passive Federschenkel ist, wobei das Ende des aktive Federschenkels eine kammartige Kontur aufweist und der Endbereich des passiven Federschenkels korrespondierend zur kammartigen Kontur des aktiven Federschenkels entsprechende fensterartige Öffnungen aufweist. Grundsätzlich kann aber auch der aktive Federschenkel die fensterartigen Öffnungen und der passive Federschenkel die kammartige Kontur aufweisen.
- In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass der Endbereich des aktiven Federschenkels derart umgebogen ist, dass die kammartige Kontur in die fensterartigen Öffnungen des aufgebogenen Endbereichs des passiven Federschenkels eingreift. Auf diese Weise wird eine selbstblockierende Wirkung der vorgespannten Feder erzielt.
- Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Endbereich des passiven Federschenkels mit den fensterartigen Öffnungen in einem derartigen Winkel umgebogen ist, dass die kammartige Kontur des aktiven Federschenkels durch Zusammendrücken der Feder in die fensterartigen Öffnungen einrastet und ausreichend hinterrastet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich die selbstblockierende Wirkung der Feder durch den konventionellen Gebrauch des Steckverbinders nicht löst.
- Schließlich ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der passive Federschenkel einen ersten Steg und einen zweiten Steg aufweist und der erste Steg und der zweite Steg in entsprechende Öffnungen am Steckverbinder eingreifen. Auf diese Weise wird eine einfache Montage und sichere Positionierung der Feder in der Federaufnahme des Steckverbinders sichergestellt.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine isometrische Darstellung eines Steckverbinders mit einer Entlastungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 einen Schnitt durch einen eingesteckten Steckverbinder in einen korrespondierenden Steckverbinder mit einem ersten Steckgesicht und einem zweiten Steckgesicht und eine Entlastungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
3a eine isometrische Darstellung der Entlastungseinrichtung im entspannten Zustand der Feder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
3b eine isometrische Darstellung der Entlastungseinrichtung im vorgespannten Zustand der Feder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
4a eine Schnittdarstellung der Entlastungseinrichtung im entspannten Zustand der Feder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
4b eine Schnittdarstellung der Entlastungseinrichtung im vorgespannten Zustand der Feder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Aus
1 ist ein Steckverbinder1 mit einem ersten Steckgesicht2 und einem zweiten Steckgesicht3 und einer Entlastungseinrichtung in Form einer Feder4 ersichtlich. Gegenüber dem zweiten Steckgesicht3 springt das erste Steckgesicht2 zurück. Die Feder4 lagert auf dem Vorsprung des zweiten Steckgesichts3 . Der Steckverbinder1 mit der Entlastungseinrichtung in Form der Feder4 kann in einen korrespondierenden, in dieser Figur nicht dargestellten, Steckverbinder5 eingesteckt werden. In2 ist der Steckverbinder1 mit dem ersten Steckgesicht2 und dem zweiten Steckgesicht3 in einem korrespondierenden Steckverbinder5 eingesteckt. Das Entlastungselement in Form einer Feder4 lagert mit der flachen Seite des passiven Federschenkels6 auf dem Vorsprung des zweiten Steckgesichts3 des Steckverbinders1 . Die gewölbte Kontur7 des aktiven Federschenkels8 drückt gegen die Unterseite des Vorsprungs des ersten Steckgesichts des korrespondierenden Steckverbinders5 . Auf diese Weise erzeugt die Federkraft der Feder4 eine Kraft, dessen Hauptkomponente in vertikaler Richtung wirkt. - Wie aus
3a und3b ersichtlich hat die Feder4 eine U-förmige Kontur mit einem aktiven Federschenkel8 und einem passiven Federschenkel6 . Der aktive Federschenkels8 weist an seinem Ende eine kammartige Kontur9 auf. Korrespondierend zu der kammartigen Kontur9 des aktiven Federschenkels8 weist der passive Federschenkel6 an seinem Ende fensterartige Öffnungen10 auf. Das Ende des aktiven Federschenkels8 ist derart gebogen, dass es einerseits eine nach außen gewölbte Kontur7 ausweist und zudem die kammartige Kontur9 in die Innenseite der U-förmigen Feder4 zeigt. Das Ende des passiven Federschenkels6 mit den fensterartigen Öffnungen10 ist in Richtung des aktiven Federschenkels8 umgebogen. Durch Zusammendrücken der Feder4 , d. h. des aktiven Federschenkels8 und des passiven Federschenkels6 , rastet die kammartige Kontur9 des aktiven Federschenkels8 in die fensterartigen Öffnungen10 des passiven Federschenkels6 ein. Auf diese Weise wird die Feder4 vorgespannt. Der passive Federschenkel6 weist zudem einen ersten Steg11 und einen zweiten Steg12 auf, die in Ausnehmungen eines hier nicht dargestellten Steckverbinders1 eingreifen. - Wie den
4a und4b entnehmbar, ist der Endbereich des passiven Federschenkels6 mit den fensterartigen Öffnungen10 derart umgebogen, dass die kammartige Kontur9 des aktiven Federschenkels8 zur Vorspannung der Feder4 in die fensterartigen Öffnungen10 des passiven Federschenkels6 eingreifen. Der Endbereich des passiven Federschenkels6 ist dabei in einem derartigen Winkel in Richtung aktiver Federschenkel8 umgebogen, dass die kammartige Kontur9 ausreichend tief in die fensterartigen Öffnungen10 hinterrastet. Durch den Eingriff der kammartigen Kontur9 in die fensterartigen Öffnungen10 wird eine selbstblockierende Wirkung der Feder4 erzeugt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Steckverbinder
- 2
- erstes Steckgesicht
- 3
- zweites Steckgesicht
- 4
- Feder
- 5
- korrespondierender Steckverbinder
- 6
- passiver Federschenkel
- 7
- gewölbte Kontur
- 8
- aktiver Federschenkel
- 9
- kammartige Kontur
- 10
- fensterartige Öffnungen
- 11
- erster Steg
- 12
- zweiter Steg
Claims (6)
- Elektrische Steckverbindung mit einem elektrischen Steckverbinder (
1 ) und einem dazu korrespondierenden elektrischen Steckverbinder (5 ), die in einer Steckrichtung verbindbar sind, wobei der elektrische Steckverbinder (1 ) und der korrespondierende elektrische Steckverbinder (5 ) jeweils wenigstens einen elektrischen Kontakt aufweisen, eine Entlastungseinrichtung elektrischen Steckverbinder (1 ) ausgebildet ist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie in verbundenem Zustand von Steckverbinder (1 ) und korrespondierendem Steckverbinder (5 ) zwischen dem Frontbereich des Steckverbinders (1 ) und dem Frontbereich des korrespondierenden Steckverbinders (5 ) eine Kraft erzeugt, dessen Hauptkomponente senkrecht zur Steckrichtung wirkt, die Entlastungseinrichtung eine Feder (4 ) ist, die beim Einstecken des Steckverbinders (1 ) in den korrespondierenden Steckverbinder (5 ) die Kraft ausübt, und die Feder vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der vorgespannten Feder (4 ) selbstblockierend ist. - Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (
4 ) einen aktiven Federschenkel (8 ) und einen passiven Federschenkel (6 ) aufweist, wobei der aktive Federschenkel (8 ) eine gewölbte Kontur (7 ) aufweist und diese gewölbte Kontur (7 ) im eingesteckten Zustand des Steckverbinders (1 ) in den korrespondierenden Steckverbinder (5 ) die Kraft linienförmig in den korrespondierenden Steckverbinder (5 ) einleitet. - Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (
4 ) im Schnitt U-förmig ausgebildet ist und der eine Schaft des U-förmigen Feder (4 ) der aktive Federschenkel (8 ) ist und der andere Schaft der U-förmigen Feder (4 ) der passive Federschenkel (6 ) ist, wobei das Ende des aktive Federschenkels (8 ) eine kammartige Kontur (9 ) aufweist und der Endbereich des passiven Federschenkels (6 ) korrespondierend zur kammartigen Kontur (9 ) des aktiven Federschenkels (8 ) entsprechende fensterartige Öffnungen (10 ) aufweist. - Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich des aktiven Federschenkels (
8 ) derart umgebogen ist, dass die kammartige Kontur (9 ) in die fensterartigen Öffnungen (10 ) des aufgebogenen Endbereichs des passiven Federschenkels (6 ) eingreift. - Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich des passiven Federschenkels (
6 ) mit den fensterartigen Öffnungen (10 ) in einem derartigen Winkel umgebogen ist, dass die kammartige Kontur (9 ) des aktiven Federschenkels (8 ) durch Zusammendrücken der Feder (4 ) in die fensterartigen Öffnungen (10 ) einrastet und ausreichend hinterrastet. - Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der passive Federschenkel (
6 ) einen ersten Steg (11 ) und einen zweiten Steg (12 ) aufweist und der erste Steg (11 ) und der zweite Steg (12 ) in entsprechende Öffnungen am Steckverbinder (1 ) eingreifen.
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