DE19634434C2 - Steckverbindung mit Druckkontakt und festem Gegenkontakt - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbindung mit Druckkontakt und festem Gegenkontakt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche, aus der EP 0 573 690 A1 bekannte Steckverbindung weist ein Gehäuse mit einer darin befindlichen Kammer auf. Ein hohler elektrisch leitfähiger Verbindungsan­ schluß ist in der Kammer angeordnet. Ein Kontaktelement ist verschiebbar in dem Ver­ bindungsanschluß befindlich und wird durch eine Spiralfeder an den festen Gegenkon­ takt angedrückt. In einem Spalt zwischen dem Verbindungsanschluß und dem Kontakt­ element ist eine schraubenförmige Wendel als eine elektrisch leitfähige Kontakteinrich­ tung vorgesehen.

Aus der DE 39 38 706 C1 ist ein federnder Druckkontakt mit einem Anschlußelement und einem in diesem gleitend gelagerten Kontaktelement bekannt. Zur Verbesserung der elektrischen Kontakteigenschaften, insbesondere bei hohen Strömen, ist das elektrische Kontaktelement elektrisch direkt über federnde Zungen mit dem Anschlußelement ver­ bunden.

In der DE 25 27 681 C3 ist ein elektrisch leitfähiges Kontaktband bekannt, das in einem Spalt zwischen einem zylindrischen Steckerstift und einer zylindrischen Steckerbuchse angeordnet ist. Das Kontaktband weist mehrere gestanzte Löcher und mehrere einge­ schnittene Streifen und Stoppbereiche auf. Dieses Kontaktband ist zur Kontaktgabe zwi­ schen Steckerstift und Steckerbuchse vorgesehen.

Ein weiterer Stand der Technik, wie er aus dem geprüften japanischen Gebrauchsmuster Sho. 63-99773 bekannt ist, wird anhand der Fig. 6 und 7 näher beschrieben.

Wie in Fig. 6 gezeigt, wird, wenn ein bewegliches Kontaktelement 6 in einen Kuppenkon­ takt mit einem festen Kontaktelement 8 gebracht wird, eine elektrische Verbindung zwi­ schen den beiden Elementen erreicht. Wie in Fig. 7 gezeigt, besitzt das bewegliche Kontaktelement 6 einen Buchsenbereich 6a, der sich zu dessen hinteren Ende hin öffnet, und ein Stiftbereich 7a, der am vorderen Ende eines Gleitkontaktelements 7 geformt ist, wird in den Buchsenbereich 6a eingesetzt, und eine Spiralfeder 4 ist um den Stiftbereich 7a des beweglichen Kontaktelements 6 gewunden. In diesem Zustand wird das bewegli­ che Kontaktelement 6 in eine Manschette 5 des Steckverbindergehäuse eingesetzt.

Bei dieser Konstruktion, in der der Stiftbereich 7a des gleitenden Kontaktelements 7 in dem Buchsenbereich 6a des beweglichen Kontaktelements 6 eingesetzt ist, ersetzt die Gleitbewegung eine elastische Bewegung, und daher wird die Verwendung von flexiblen Leiterdrähten oder dergleichen überflüssig, und die Lebensdauer der Steckverbindung, die häufig benutzt wird, wird erhöht. Der Buchsenbereich 6a und der Stiftbereich 7a die­ nen als eine Art elektrischer Kontakt, und daher ist der Kontakt des beweglichen Kon­ taktelements 6 in seinem offenen Zustand unter keinem Druck und keiner Belastung. Daher können Probleme, wie etwa Erdung, verhindert werden, und eine verbesserte Sicherheit und Handhabbarkeit können erreicht werden.

Jedoch wird der Zustand des Kontakts zwischen dem beweglichen Kontaktelement 6 und dem gleitenden Kontaktelement 7 durch den Innendurchmesser des Buchsenbereichs 6a und den Außendurchmesser des Stiftbereichs 7a bestimmt. Insbesondere wird, wenn der Innendurchmesser des Buchsenbereichs 6a zu dicht bei dem Außendurchmesser des Stiftbereichs 7a liegt, keine gute Gleitbewegung erreicht, auch wenn dann ein guter Kontakt erhalten wird. Im Gegensatz dazu ist der Kontakt unstabil, wenn der Innen­ durchmesser des Buchsenbereichs 6a von dem Außendurchmesser des Stiftbereichs 7a zu verschieden ist, auch wenn eine gute Gleitbewegung erreicht wird. Daher müssen der Innendurchmesser des Buchsenbereichs 6a und der Außendurchmesser des Stiftbe­ reichs 7a eine hohe Maßgenauigkeit aufweisen, um einen optimalen Kontakt und eine optimale Gleitbewegung zu erreichen, was zu erhöhten Kosten führt.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß Schmutz oder Staub in den Bereich des Gleit­ kontakts zwischen dem Buchsenbereich 6a und dem Stiftbereich 7a eindringen kann, was zu einer Fehlfunktion aufgrund eines unzureichenden Kontakts führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universell einsetzbare Steckverbindung mit Druckkontakt und festem Gegenkontakt zu schaffen, wobei der Druckkontakt bei si­ cherer elektrischer Verbindung eine Stabilisierung der Gleitbewegung des beweglichen Kontaktelementes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß weist die Kontakteinrichtung, die in einem Spalt zwischen dem Verbin­ dungsanschluß und dem Kontaktelement angeordnet ist, ein elastisches und elektrisch leitfähiges Lager- und Kontaktband auf, das eine Mehrzahl von gestanzten Löchern und eine Mehrzahl von eingeschnittenen Streifen und Stoppbereichen an jeder der Seiten des Lager- und Kontaktbands besitzt zur Lagerung des Kontaktbandes und zur Kontakt­ gabe zwischen dem Verbindungsanschluß und dem Kontaktelement. Das Lager- und Kontaktband verhindert eine Bewegung senkrecht zur Bewegung des beweglichen Kon­ taktelementes, was zu einer sicheren Kontaktgabe zwischen dem beweglichen Kontakte­ lement und dem festen Gegenkontakt bewirkt. Durch das Lager- und Kontaktband wird außerdem eine besonders stabile Gleitbewegung des beweglichen Kontaktelementes gegenüber dem festen Gegenkontakt erreicht.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Druckkon­ taktes nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Lager- und Kontaktbands der Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt eines wichtigen Bereichs des Druckkon­ takts der Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt eines festen Gegenkontakts,

Fig. 5 einen Querschnitt einer Steckverbindung, bei der der Druckkontakt und der feste Gegenkontakt miteinander verbunden sind,

Fig. 6 einen Querschnitt eines herkömmlichen, beweglichen Kontaktelements, und

Fig. 7 einen Querschnitt einer Explosionsansicht des beweglichen Kontaktele­ ments und eines gleitenden Kontaktelements der Fig. 6.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Steckverbindung nach der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt ein Druckkontakt 10 dieses Ausführungsbeispiels ein Gehäuse 11, das einstückig aus einem Kunstharz spritzgegossen ist, und ein Verbin­ dungsanschluß 14 als Hohlkonstruktion ist in dieses Gehäuse 11 eingesetzt. Eine Spiral­ feder 13 und ein gleitendes, bewegliches Kontaktelement 12 sind in dem Verbindungs­ anschluß 14 aufgenommen. Wenn der Druckkontakt 10 und ein fester Gegenkontakt 30 ineinander gesteckt werden, drückt die Spiralfeder 13 das beweglich Kontaktelement 12 zum vorderen Ende des Druckkontaktes 10, um einen ausreichenden Kontaktdruck zu erzeugen. Ein elektrisch leitfähiges, elastisches Lager- und Kontaktband 15 ist in einem Spalt oder einem Zwischenraum zwischen einer äußeren, peripheren Oberfläche des beweglichen Kontaktelements 12 und einer inneren, peripheren Oberfläche des Verbin­ dungsanschlusses 14 angeordnet.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Lager- und Kontaktband 15 durch Ausstanzen oder Ausschneiden einer dünnen Metallschicht und anschließendes Formen in eine zylindri­ sche Form geformt. Genauer sind schmale, gestanzte Löcher 15b im entlang der Breite zentralen Bereich der dünnen Schicht (die in Form eines breiten Bandes vorliegt) ne­ beneinander angeordnet, und die verbleibenden, schmalen Bereiche der dünnen Schicht in diesem zentralen Bereich sind abwechselnd plastisch in entgegengesetzte Richtungen verformt, wodurch ein Federbereich 15a mit elastischen Eigenschaften erzeugt wird. Ein Stoppbereich 15c mit gezahnter Struktur ist an beiden Seiten des Lager- und Kontakt­ bandes 15 geformt.

Der Verbindungsanschluß 14 und das bewegliche Kontaktelement 12 sind durch das Lager- und Kontaktband 15 elektrisch miteinander verbunden, und das Lager- und Kon­ taktband 15 verhindert, daß das bewegliche Kontaktelement 12 in einer Richtung senk­ recht zur axialen Richtung (also der Einsetzrichtung der Steckverbindung) bewegt wird. Das Lager- und Kontaktband 15 dient auch als Festhalteelement, um das bewegliche Kontaktelement 12 in dem Gehäuse 11 zu halten, bevor der Druckkontakt 10 und der feste Gegenkontakt 30 zusammengesetzt werden. Daher wird eine stabilere Gleitbewe­ gung des beweglichen Kontaktelements und ein sicherer elektrischer Kontakt erreicht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, erstreckt sich ein Untergehäuse 11a von dem Bereich des Gehäu­ ses 11, der neben dem hinteren Ende desselben liegt, und steht in einer Richtung senk­ recht zur Einsetzrichtung des Gehäuses 11 vor, so daß ein LA-Anschluß 24, der an ein Ende eines Verbindungsdrahtes (oder Kabels) W0 geklemmt ist, durch eine Befesti­ gungsschraube 22 mit dem hinteren Ende des Verbindungsanschlusses 14 fest verbun­ den werden kann. Der Grund für die Anordnung dieses Untergehäuses 11a ist, daß der Verbindungsdraht W0 für Starkstromanwendungen so dick ist, daß er nicht leicht gebo­ gen werden kann. Daher ist die allgemeine Gehäuseform des Druckkontaktes 10 L- förmig. Eine Gummitülle 18 zur Wasserabdichtung ist an einem äußeren, offenen Ende des Untergehäuses 11a angebracht.

Das hintere Ende des Gehäuses 11 ist offen, so daß die Befestigungsschraube 22 ange­ zogen werden kann, und ein wasserdichter Gummistopfen 17 und eine rückwärtige Hal­ terung 23 sind an dem hinteren Ende des Gehäuses 11 montiert. Mit dieser Konstruktion wird der LA-Anschluß 24 durch das offene, äußere Ende des Untergehäuses 11a in das Gehäuse 11 eingesetzt, dann wird die Befestigungsschraube 22 durch das offene, hinte­ re Ende des Gehäuses 11 eingeführt und angezogen. Dadurch kann der LA-Anschluß 24 leicht und sicher fest mit dem Verbindungsanschluß 14 verbunden werden.

Für die Festigkeit der Verbindung des Druckkontaktes 10 mit dem festen Gegenkontakt 30, die Wasserdichtigkeit und so weiter ist das offene Vorderende des Gehäuses 11 eine doppelwandige Konstruktion mit einem äußeren Haubenbereich und einem inneren Röh­ renbereich, der das bewegliche Kontaktelement 12 aufnimmt. Staub abhaltende Klappen 19, die ein Eindringen von Staub verhindern und nur zum Zeitpunkt des Einsteckens der Steckverbindung geöffnet werden, sind an dem Haubenbereich angebracht, und eine Lippendichtung 25 und eine vordere Halterung 21 sind an dem inneren Röhrenbereich montiert.

Der Verbindungsanschluß 14 hat eine röhrenförmige Form und besteht aus elektrisch leitfähigem Material und besitzt ein vorderes Ende, durch das das bewegliche Kontakt­ element 12 gleitend vorsteht. Ein Schraubenloch ist in dem hinteren Ende des Verbin­ dungsanschlusses 14 geformt, und die Befestigungsschraube 22 ist in dieses Schrau­ benloch geschraubt. Der Verbindungsanschluß 14 besitzt einen solchen Innendurchmes­ ser, daß das Lager- und Kontaktband 15 zwischen dem Verbindungsanschluß 14 und dem beweglichen Kontaktelement 12 gehalten werden kann, wenn das bewegliche Kon­ taktelement 12 in den Verbindungsanschluß 14 eingesetzt ist.

Das bewegliche Kontaktelement 12 besitzt wie der Verbindungsanschluß 14 eine röhren­ förmige Form und besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material. Das bewegliche Kontaktelement 12 besitzt einen Kuppenbereich 12a an seinem vorderen Ende und einen Stoppbereich 12b an seinem hinteren Ende. Ein O-Ring 16 ist auf dem äußeren peripheren Durchmesser des beweglichen Kontaktelements 12 montiert. Das Lager- und Kontaktband 15 ist in dem Spalt zwischen dem Verbindungsanschluß 14 und dem glei­ tenden, beweglichen Kontaktelement 12 angeordnet, wie am besten in Fig. 3 ersichtlich ist, so daß das bewegliche Kontaktelement 12 in einer vorgegebenen Position innerhalb des Gehäuses 11 gehalten wird.

Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt der feste Gegenkontakt 30, der mit dem Druckkontakt 10 zusammengesetzt werden soll, ein Steckverbindergehäuse 31 aus einem einstückig spritzgegossenen Kunstharz, und ein fester Anschluß 32, der an einem Ende mit einem Verbindungsdraht W1 verbunden ist, ist in das Steckverbindergehäuse 31 eingesetzt. Wie bei dem Druckkontakt 10 besitzt der vordere Endbereich dieses Steckverbinderge­ häuses 31 eine doppelwandige Struktur mit einem Haubenbereich und einem inneren Röhrenbereich, der den festen Anschluß 32 aufnimmt.

Ein Kuppenbereich 38 ist an dem vorderen Ende des festen Anschlusses 32 geformt, und ein Kunstharzstift 33 erstreckt sich von diesem Kuppenbereich 38 aus, und dieser Kunstharzstift 33 wird in den Kuppenbereich 12a des beweglichen Kontaktelements 12 eingesetzt, wenn der feste Gegenkontakt 30 mit dem Druckkontakt 10 zusammengesetzt wird. Eine vordere Halterung 34 und ein wasserfester O-Ring 35 sind an dem festen An­ schluß 32 angeordnet. Eine hintere Halterung 37 und ein wasserdichter Gummistopfen 36 sind an einem hinteren Endbereich des festen Anschlusses 32 montiert.

Das Verbinden des Druckkontaktes 10 mit dem obigen Aufbau mit dem festen Gegen­ kontakt 30 wird im folgenden beschrieben. Wie in den Fig. 3 und 5 gezeigt, stößt, wenn der Druckkontakt 10 mit dem festen Gegenkontakt 30 zusammengesteckt wird, der Kuppenbereich 12a des beweglichen Kontaktelements 12 gegen den Kuppenbereich 38 des festen Anschlusses 32, und bei einer Fortführung des Zusammensteckens wird das bewegliche Kontaktelement 12 durch den festen Anschluß 32 gedrückt und gleitend nach hinten (in der Richtung des Pfeils A) gegen die elastische Kraft der Spiralfeder 13 be­ wegt.

Wenn das Zusammenstecken beendet ist, wird der Kuppenbereich 12a des beweglichen Kontaktelements 12 durch die elastische Kraft der Spiralfeder 13 nach vorne gedrückt (in der Richtung des Pfeils B) und daher in einem festen Kuppenkontakt mit dem Kuppenbe­ reich 38 des festen Anschlusses 32 gehalten, wodurch ein ausreichender Kontaktdruck erzeugt wird.

In diesem Zustand verhindert das Lager- und Kontaktband 15, das in dem Spalt zwi­ schen dem beweglichen Kontaktelement 12 und dem Verbindungsanschluß 14 fest in­ nerhalb des Gehäuses 11 montiert ist, daß das bewegliche Kontaktelement 12 in einer Richtung senkrecht zur Gleitrichtung bewegt wird. Daher wird eine stabilere Gleitbewe­ gung des beweglichen Kontaktelements 12 erreicht, und der obere Verbindungsdraht W0 wird über den LA-Anschluß 24, den Verbindungsanschluß 14, das Lager- und Kontakt­ band 15, das bewegliche Kontaktelement 12 und den festen Anschluß 32 elektrisch sicher mit dem unteren Verbindungsdraht W1 verbunden.

Da eine Bewegung des beweglichen Kontaktelements 12 auf die oben beschriebene Weise verhindert wird, nimmt der Spalt zwischen dem Verbindungsanschluß 14 und dem beweglichen Kontaktelement 12 auch nicht partiell zu. Daher kann mittels des O-Rings 16, des Gummistopfens 17, der Gummitülle 18 und so weiter, die in dem Druckkontakt 10 montiert sind, das Eindringen von Schmutz, Staub und Wasser in die Gleitoberfläche des beweglichen Kontaktelements 12 sicher verhindert werden.

Die Steckverbindung nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das oben beschriebe­ ne Ausführungsbeispiel beschränkt, und jede geeignete Ausführungsform kann vorgese­ hen werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf eine Ladesteckverbindung zum Laden von Elektrofahrzeugen angewandt werden, auch wenn sie allgemein auf Steckverbindungen für Starkstromanwendungen gerichtet ist.

Wie oben beschrieben, ist in der Steckverbindung nach der vorliegenden Erfindung das bewegliche Kontaktelement zusammen mit der Spiralfeder in dem Verbindungsanschluß aufgenommen, der aus einem elektrisch leitfähigem Material besteht, und das Lager- und Kontaktband, das aus einem elastischen, elektrisch leitfähigen Material besteht, ist gleitend in dem Spalt zwischen dem Verbindungsanschluß und dem beweglichen Kon­ taktelement angeordnet.

Daher kann durch das Lager- und Kontaktband eine stabile Gleitbewegung des bewegli­ chen Kontaktelements erreicht werden, und daher gibt es keinen instabilen Kontakt des beweglichen Kontaktelements mit dem paarigen Anschluß, wodurch eine elektrisch si­ chere Verbindung erreicht wird.

Darüber hinaus wird das Kontaktelement während seiner Gleitbewegung nicht radial be­ wegt, und daher wird ein Eindringen von Schmutz und Staub in die Gleitoberfläche des beweglichen Kontaktelements verhindert und eine Fehlfunktion aufgrund solcher einge­ drungenen Verunreinigungen wird sicher verhindert. Somit wird eine sehr zuverlässige Steckverbindung geschaffen.

Claims (11)

1. Steckverbindung mit Druckkontakt (10) und festem Gegenkontakt (30), mit
einem Gehäuse (11) mit einer Kammer,
einem elektrisch leitfähigen Verbindungsanschluß (14), der in der Kammer angeordnet ist, wobei der Verbindungsanschluß (14) hohl ist,
einer Spiralfeder (13), die in dem Verbindungsanschluß (14) aufgenommen ist,
einem Kontaktelement (12), das in dem Verbindungsanschluß (14) verschiebbar aufge­ nommen ist und das durch die Spiralfeder (13) an den festen Gegenkontakt (30) ange­ drückt wird, und
einer elastischen und elektrisch leitfähigen Kontakteinrichtung (15), die in einem Spalt zwischen dem Verbindungsanschluß (14) und dem Kontaktelement (12) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung ein elastisches und elektrisch leitfähiges Lager- und Kontakt­ band (15) ist, das eine Mehrzahl von gestanzten Löchern (15b) und eine Mehrzahl von eingeschnittenen Streifen (15a) und Stoppbereichen (15c) an jeder der Seiten des Lager- und Kontaktbands (15) besitzt zur Lagerung des Kontaktelementes (12) und zur Kontaktgabe zwischen dem Verbindungsanschluß (14) und dem Kontaktelement (12).

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
ein Untergehäuse (11a), das sich von einer äußeren Oberfläche des Gehäuses (11) aus erstreckt; und
einen LA-Anschluß (24), der mit einem Draht verbunden ist und in dem Untergehäuse (11a) aufgenommen ist, wobei der LA-Anschluß mit dem Verbindungsanschluß (14) ver­ bunden ist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Befesti­ gungsschraube (22) durch ein hinteres Ende des Gehäuses (11) eingeführt ist, um den LA-Anschluß (24) fest mit dem Verbindungsanschluß (14) zu verbinden.

4. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorderer Endbereich des Gehäuses (11) einen äußeren Haubenbereich und einen inneren Röhrenbereich besitzt, die das Kontaktelement (12) aufnehmen.

5. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein O-Ring (16) auf einer äußeren, peripheren Oberfläche des Kontaktelements (12) montiert ist.

6. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Untergehäuse (11a) in einer Richtung senkrecht zur Achse des Gehäuses (11) erstreckt; und daß ein hintere Öffnung im hinteren Ende des Gehäuses (11) geformt ist.

7. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Röhrenbereich einen inneren Haubenbereich und einen Kontaktelementauf­ nahmebereich aufweist, die mit dem Verbindungsanschluß (14) verbunden sind, um das Kontaktelement (12) aufzunehmen.

8. Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lippendich­ tung (25) zwischen dem inneren Haubenbereich und dem Kontaktelementaufnahmebe­ reich angeordnet ist.

9. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gummitülle (18) an einem offenen Ende des Untergehäuses (11a) angebracht ist.

10. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gummistopfen (17) in der hinteren Öffnung angeordnet ist.

11. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verschlußmechanismus (19) zum Verhindern des Eindringens von Staub an dem Haubenbereich angeordnet ist, wobei der Verschlußmechanismus (19) geöffnet wird, wenn der feste Gegenkontakt (30) mit dem Haubenbereich zusammengesteckt wird.