EP4139996A1 - Steckverbinder mit schraubverbindung - Google Patents

Steckverbinder mit schraubverbindung

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Publication number
EP4139996A1
EP4139996A1 EP21719901.7A EP21719901A EP4139996A1 EP 4139996 A1 EP4139996 A1 EP 4139996A1 EP 21719901 A EP21719901 A EP 21719901A EP 4139996 A1 EP4139996 A1 EP 4139996A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connector
screw
plug
electrical conductor
plug connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21719901.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Ellensohn
Alexander Schmid
Markus Battisti
Jan-Patrick Schulz
Jonas Daenicke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hirschmann Automotive GmbH
Original Assignee
Hirschmann Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hirschmann Automotive GmbH filed Critical Hirschmann Automotive GmbH
Publication of EP4139996A1 publication Critical patent/EP4139996A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01R4/70—Insulation of connections

Definitions

  • the invention relates to a plug connection, consisting of a plug connector and a mating plug connector that can be plugged together therewith, according to the features of the preamble of the respective independent claim.
  • the connector is not only plugged together with the mating connector, but also that at least one tightening means is provided with which the mating process is effected and thus supported and that the connector is permanently fixed in the mating connector after the mating process has been completed is.
  • Such plug connections are used in particular in the high-voltage range, for example at voltages greater than 42 volts, and / or when transmitting higher currents, so that care must be taken that the live parts cannot be touched. This applies both to the plugged-together state of the plug connection, but above all also to the case that the plug connector and the mating plug connector have not yet been plugged together. It is therefore necessary, as disclosed in US Pat. No. 9,048,551 B2, for example, that the current-carrying parts, in particular also the tightening means, are protected from contact.
  • the tightening means for example a screw, is made of metal, since no electrical voltages or currents are to be transmitted with it, but the necessary tightening and securing forces can be implemented, which are not only required during assembly, but also during use of the Plug connection must be applied permanently.
  • the tightening means is a screw that is surrounded on the one hand by an insulating sleeve and on the other hand an insulating cap made of plastic is arranged on the free end face, which points in the direction of the mating connector.
  • the insulating sleeve in connection with the insulating cap effectively protects the live parts (contact partner of the connector and the screw) against contact, in particular with a finger.
  • the invention is based on the object of designing the contact protection of such a plug connection, in particular its plug connector, in an alternative manner.
  • the tightening means in particular the screw, consists entirely of an electrically non-conductive material, such as a plastic.
  • a tightening means in particular a screw
  • the tightening forces with which the connector and the mating connector are brought together are not too high.
  • a tightening means, in particular a screw, made of electrically non-conductive material can no longer be considered, since the required tightening forces can no longer be achieved with this material.
  • the core of the tightening means in particular the screw, consists of a metal material that is preferably completely provided with an electrically non-conductive coating on its surface, at least in those areas in which it can be touched .
  • This can be, for example, a nano-coating, a plastic encapsulation or the like.
  • the required long-term stability of the plug connection namely when the connector and mating connector have been plugged together and brought into permanent operative connection with the tightening means, can be achieved with the tightening means, in particular the screw, which consists of the metal material in its core.
  • the contact protection is achieved by the electrically non-conductive coating.
  • the tightening means, in particular the screw consists of a metal material as in the prior art, but with additional means from the live parts of the connector, in particular its electrical conductor and / or its contact partner, is arranged isolated in the connector.
  • a corresponding insulating element for example made of plastic, is provided for this purpose. This eliminates the need for additional means for realizing the contact protection, such as the cap 7 from the prior art, which is attached to the end of the screw.
  • the insulating element has a circumferential collar and the circumferential collar of the insulating element is followed by an insulating sleeve, the circumferential collar and the insulating sleeve being made of different electrically non-conductive materials.
  • the outer diameter of the circumferential collar is larger than the feed-through opening for the insulating element in the electrical conductor, in particular in the busbar, whereas the outer diameter of the insulating sleeve largely corresponds to the inner diameter of the feed-through opening for the insulating element, so that this insulating element can be inserted into the feed-through opening in the electrical conductor can be used.
  • the circumferential collar of the insulating element is made of a different, electrically non-conductive material Material of the insulating sleeve. This is because the area of the insulating sleeve is not acted upon by the tightening forces and compressive forces of the tightening means and can therefore be made from a different, in particular a more cost-effective material, such as a plastic.
  • the plastic material of the insulating sleeve can, for example, be polybutylene terephthalate (PBT, or also PTMT), polyetheretherketone (PEEK is a semi-crystalline thermoplastic with very good mechanical properties, even under thermal stress, which is also characterized by its high long-term service temperature) or the like.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PEEK polyetheretherketone
  • the insulating sleeve thus consists entirely of one of the aforementioned materials, for example.
  • a core of the insulating sleeve can consist of one material (possibly also a metal material) and the exterior of this insulating sleeve can be coated or surrounded by a different material (in any case an electrically insulating material).
  • the circumferential collar of the insulating element consists of harder materials, such as ceramic or metal materials. Since a ceramic material (for example aluminum oxide Al2O3) is electrically insulating, the circumferential collar can only consist of this one material, so that, for example, a further coating of the ceramic material is not necessary, but can certainly be carried out. If the circumferential collar of the insulating element is made of a metal material, it is necessary to coat or surround it so that it is no longer electrically conductive. Such a surrounding can take place, for example, by applying a plastic (the materials used for the insulating sleeve are conceivable here), but an insulating effect can also be achieved by coating, anodizing and the like.
  • a plastic the materials used for the insulating sleeve are conceivable here
  • a core of the circumferential collar made of a metal material (such as aluminum) that is anodized to achieve insulation.
  • a metal material such as aluminum
  • plastic materials for the circumferential collar is not excluded.
  • PEEK GF20 or “PEEK GF30” comes into consideration, this material being a polyetheretherketone
  • PEEK is filled with a glass fiber reinforcement.
  • An unfilled plastic (PEEK) can also be used.
  • the insulating element consists of individual parts, in particular of the two individual parts, namely the circumferential collar and the insulating sleeve, it is still necessary to assemble these parts after the individual parts, in particular these two individual parts, have been manufactured separately from one another. These two individual parts are connected, for example, by pressing, gluing or the like.
  • the circumferential collar has a feed-through opening through which the insulating sleeve is passed and fixed. This configuration is suitable for pressing the insulating sleeve with its outer surface in the feed-through opening in the circumferential collar.
  • An upper circumferential end of the insulating sleeve terminates in an advantageous manner with one surface of the circumferential collar.
  • the insulating element is one-piece and completely made of a single insulating material, in particular PEEK GF20, PEEK GF30 (or comparable materials) or a ceramic material or from an anodized Metal material consists.
  • this one-piece component can also be designed to be electrically insulating in some other way (for example by means of a lacquer, a plastic coating or the like).
  • the one-piece insulating sleeve just like the two-part or multi-part insulating sleeve, for example only consist of PEEK GF 20 or PEEK GF 30 or generally of a filled or unfilled plastic and optionally of other insulating materials
  • FIG. 1 shows both an exemplary embodiment from the prior art (FIG. 1) and an exemplary embodiment according to the invention (FIGS. 2 to 4).
  • FIG 1 the embodiment of a known from the American patent connector 1 is shown.
  • This has a housing 2, in which an electrical conductor 3, for example designed as a busbar for
  • the electrical conductor 3 is electrically contacted with a contact partner 4, which is also arranged in the housing 2, in that their surfaces come to rest.
  • the contact partner 4, for its part, is sleeve-shaped in this exemplary embodiment and can, but does not have to, be contacted with its circumferential end face 5 with a contact partner (not shown) of the mating connector in such a way that the end faces, more precisely their surfaces, come to rest.
  • a tightening means which is designed as a screw 6 in this exemplary embodiment.
  • a cap 7 made of an electrically non-conductive material, such as a plastic, is arranged on this end.
  • a further cover 8 which likewise prevents contact with the screw 6.
  • a further cover 9 is provided on the housing 2, in particular to fix the cover 8.
  • the cover 9 and the housing 2 can optionally also be formed in one piece.
  • an insulating sleeve 10 made of a material that is likewise electrically non-conductive is arranged around it.
  • the contact partner 4 has a passage opening for the screw 6, which has an external thread 11 in its longitudinal extension. With the external thread 11, the screw 6 is screwed into a corresponding internal thread of the mating connector, thus bringing about the mating process and the permanent fixing of the connector in the mating connector, not shown. By means of the underside of the circumferential collar of the screw 6, this presses on the electrical conductor 3, which in turn is pressed onto the contact partner 4. This compressive force continues after tightening the screw 6 on the Transferring the contact partner of the mating connector so that the circumferential face 5 of the contact partner 4 comes to rest on the corresponding circumferential face of the contact partner of the mating connector in order to bring about a defined contact force and thus a defined energy transfer.
  • an insulating element 12 is provided according to the present invention, the design and arrangement of which in the connector 1 is shown in FIG.
  • This insulating element 12 has the effect that the screw 6 (not yet shown in FIG. 2) has no contact with live parts (such as the electrical conductor 3 and the contact partner 4).
  • the insulating element 12 is arranged between the electrical conductor 3 and the contact partner 4, in particular in its passage opening. It has a feed-through opening 13 for the tightening means, in particular the screw 6.
  • It has a circumferential collar 14 with which it comes to rest on the surface around a passage opening in the electrical conductor 3. Below this collar 14, a preferably circumferential insertion bevel 15 is provided, so that the insulating element 12 can be inserted in the correct position and in a defined manner into the opening in the electrical conductor 3, also designed here as a busbar.
  • the insulating element 12 is fixed at its intended installation location, for example by inserting it into the passage opening in the electrical conductor 3, gluing, pressing, screwing in or the like.
  • FIG. 3 shows the connector 1 based on the arrangement according to FIG. 2, the screw 6 now being inserted.
  • the position of the screw 6 is one in which the mating connector has not yet been inserted or attached to the connector 1. Since the insulating element 12 has no thread in its through-opening 13, the external thread 11 of the screw 6 is also not in engagement with the insulating element 12, so that it can move freely through the through-opening 13. This advantageously has the effect that the attachment of the mating connector to the connector 1 pushes the screw 6 upwards when looking at FIG.
  • the screw 6 from Fland (because, on the one hand, due to its design (in particular its material and / or its coating) itself and, if necessary, additionally by means of the cover 8 electrical contact is protected) or be operated with an electrically insulating tool (with or without cover 8), so that by rotating the screw 6 its external thread 11 is screwed into a corresponding internal thread of the housing or the contact partner of the mating connector, so that the distance D is reduced, preferably, as shown in Figure 4, reaches zero.
  • the surface of the feed-through opening 13 for the tightening means, in particular the screw 6, is smooth executed. This means that the lead-through opening 13 has no thread.
  • an insulating element 11 which, as shown in FIG. 2, is fixedly arranged on the electrical conductor 3 and / or the contact partner 4, it can also be arranged below the screw head of the screw 6 and moved with it. It is also conceivable that the insulating element 12 for its part has an internal thread which corresponds to the external thread 11 of the screw 6. The insulating element 12 could also be designed as a separate component, which is pushed onto the external thread 11 of the screw 6 and assembled with it.
  • the mating connector like the connector, can be arranged at the end of an electrical conductor, in particular a busbar. However, it can also be part of an electrical device, an energy store, in particular an electrical connection of an energy store of an electric vehicle, or the like.

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Abstract

Steckverbindung, umfassend einen Steckverbinder (1) und einen damit zusammensteckbaren Gegensteckverbinder, wobei der Steckverbinder (1) ein Gehäuse (2) aufweist, in das ein elektrischer Leiter (3) eingeführt ist, wobei der elektrische Leiter (3) mit einem ebenfalls in dem Gehäuse (2) angeordneten Kontaktpartner (4) elektrisch kontaktiert wird, indem deren Oberflächen zur Anlage kommen, wobei der Kontaktpartner (4) insbesondere mit seiner umlaufenden Stirnseite (5) mit einem Kontaktpartner des Gegensteckverbinders derart kontaktiert werden, dass die Stirnseiten zur Anlage kommen, und der Steckverbinder (1) und Gegensteckverbinder zusammengesteckt werden, wobei dieser Zusammensteckvorgang bewirkt und unterstützt wird von einem Anzugsmittel, insbesondere einer Schraube (6), wobei eine Isolierung, insbesondere ein Isolierelement (12) oder eine Beschichtung der Schraube (6), vorgesehen ist, wobei diese Isolierung bewirkt, dass die Schraube (6) keine Berührung zu spannungsführenden Teilen wie dem elektrischen Leiter (3) und/oder dem Kontaktpartner (4) hat.

Description

Steckverbinder mit Schraubverbindung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung, bestehend aus einem Steckverbinder und einem damit zusammensteckbaren Gegensteckverbinder, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des jeweiligen unabhängigen Patentanspruches.
Eine solche Steckverbindung ist aus dem amerikanischen Patent US 9,048,551 B2 bekannt und in der Figur 1 dieser Patentanmeldung wiedergegeben.
Zur Übertragung hoher Ströme ist es erforderlich, dass der Steckverbinder nicht nur mit dem Gegensteckverbinder zusammengesteckt wird, sondern dass auch zumindest ein Anzugsmittel vorgesehen ist, mit dem der Zusammensteckvorgang bewirkt und somit unterstützt wird und nach der Beendigung des Zusammensteckvorganges der Steckverbinder dauerhaft in dem Gegensteckverbinder festgelegt ist.
Solche Steckverbindungen kommen insbesondere im Hochvoltbereich, beispielsweise bei Spannungen größer 42 Volt, und/oder bei der Übertragung höher Ströme zur Anwendung, so dass darauf zu achten ist, dass die stromführenden Teile nicht berührt werden können. Dies gilt sowohl für den zusammengesteckten Zustand der Steckverbindung, aber vor allen Dingen auch für den Fall, dass der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder noch nicht zusammengesteckt worden sind. Daher ist es, wie zum Beispiel in der US 9,048,551 B2 offenbart, erforderlich, dass die stromführenden Teile, insbesondere auch das Anzugsmittel, vor Berührungen geschützt werden. Das Anzugsmittel, beispielsweise eine Schraube, besteht aus Metall, da hiermit zwar keine elektrischen Spannungen oder elektrischen Ströme übertragen werden sollen, aber die erforderlichen Anzugs- und Festlegekräfte realisiert werden können, die nicht nur während des Zusammensteckens erforderlich sind, sondern auch während des Einsatzes der Steckverbindung dauerhaft aufgebracht werden müssen. Bei der US 9,048,551 B2 ist vorgesehen, dass das Anzugsmittel eine Schraube ist, die zum einen von einer Isolationshülse umgeben ist und bei der zum anderen auf dem freien stirnseitigen Ende, welches in Richtung des Gegensteckverbinders weist, eine Isolierkappe aus Kunststoff angeordnet ist. Durch die Isolationshülse in Verbindung mit der Isolierkappe werden die spannungsführenden Teile (Kontaktpartner des Steckverbinders und die Schraube) vor Berührungen, insbesondere mit einem Finger, wirksam geschützt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Berührschutz einer solchen Steckverbindung, insbesondere deren Steckverbinder, auf alternative Art und Weise zu gestalten.
Diese Aufgabe ist zum einen dadurch gelöst, dass das Anzugsmittel, insbesondere die Schraube, vollständig aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, wie zum Beispiel einem Kunststoff, besteht. Ein solches Anzugsmittel, insbesondere eine Schraube, lässt sich einfach und kostengünstig aus dem elektrisch nicht leitfähigen Material hersteilen und ist somit insbesondere für große Stückzahlen gut geeignet. Weiterhin kommt ein Anzugsmittel, vollständig aus dem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt, dann in Betracht, wenn die Anzugskräfte, mit denen der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder zusammengebracht werden, nicht allzu hoch sind. Beim Überschreiten bestimmter Anzugskräfte kommt hingegen ein Anzugsmittel, insbesondere eine Schraube, aus elektrisch nicht leitfähigen Material nicht mehr in Betracht, da die erforderlichen Anzugskräfte mit diesem Material nicht mehr realisiert werden können. Außerdem kommt ein solches Material vor allen Dingen dann nicht in Betracht, wenn bestimmte Anforderungen an die Langzeitstabilität der Steckverbindung gestellt werden. Zum anderen ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Anzugsmittel, insbesondere die Schraube, in seinem Kern aus einem Metallwerkstoff besteht, der auf seiner Oberfläche zumindest in denjenigen Bereichen, in denen er berührt werden kann, vorzugsweise vollständig mit einer elektrisch nicht leitfähigen Beschichtung versehen ist. Dies kann zum Beispiel eine Nanobeschichtung, eine Kunststoffumspritzung oder dergleichen sein. Mit einem solchen Anzugsmittel, insbesondere der Schraube, mit einem Kern aus einem Metallwerkstoff können die Anzugskräfte, die mit einem Kunststoff-Material nicht erreicht werden, ohne weiteres erzielt werden. Auch die geforderte Langzeitstabilität der Steckverbindung, nämlich dann, wenn Steckverbinder und Gegensteckverbinder zusammengesteckt und mit dem Anzugsmittel in dauerhafte Wirkverbindung gebracht worden sind, lässt sich mit dem Anzugsmittel, insbesondere der Schraube, das in seinem Kern aus dem Metallwerkstoff besteht, realisieren. Gleichzeitig wird der Berührschutz durch die elektrisch nicht leitfähige Beschichtung erzielt. Weiterhin ist die Aufgabe in einer alternativen Ausführung dadurch gelöst, dass das Anzugsmittel, insbesondere die Schraube, aus einem Metallwerkstoff wie im Stand der Technik besteht, jedoch durch zusätzliche Mittel von den spannungsführenden Teilen des Steckverbinders, insbesondere dessen elektrischen Leiter und/oder seines Kontaktpartners, isoliert in dem Steckverbinder angeordnet wird. Hierzu ist ein entsprechendes Isolierelement, beispielsweise aus Kunststoff, vorgesehen. Dadurch entfallen zusätzliche Mittel zur Realisierung des Berührschutzes, wie beispielsweise die Kappe 7 aus dem Stand der Technik, die auf dem endseitigen Ende der Schraube aufgesteckt ist.
In einer besonders wichtigen Ausgestaltung der Erfindung weist das Isolierelement einen umlaufenden Kragen auf und es schließt sich an den umlaufenden Kragen des Isolierelementes eine Isolierhülse an, wobei der umlaufende Kragen und die Isolierhülse aus unterschiedlichen elektrisch nicht leitfähigen Materialien bestehen. Der äußere Durchmesser des umlaufenden Kragens ist größer als die Durchführöffnung für das Isolierelement in dem elektrischen Leiter, insbesondere in der Stromschiene, wohingegen der äußere Durchmesser der Isolierhülse dem Innendurchmesser der Durchführöffnung für das Isolierelement weitestgehend entspricht, damit dieses Isolierelement in die Durchführöffnung in dem elektrischen Leiter eingesetzt werden kann. Um einerseits Kriechströme zu vermeiden und den Berührschutz zu erzielen und um andererseits die erforderlichen Anzugskräfte mit dem Anzugsmittel, insbesondere der Schraube, zu realisieren und die Langzeitstabilität zu gewährleisten, wird der umlaufende Kragen des Isolierelementes aus einem anderen, elektrisch nicht leitfähigen Material gefertigt, gegenüber dem Material der Isolierhülse. Denn der Bereich der Isolierhülse ist nicht von den Anzugskräften und Druckkräften des Anzugsmittels beaufschlagt und kann daher aus einem anderen, insbesondere einem kostengünstigeren Material, wie zum Beispiel einem Kunststoff, gefertigt werden. Derjenige Bereich des Isolierelementes, nämlich der umlaufende Kragen, der von den Anzugs- und Druckkräften beaufschlagt ist und der auch im zusammengesteckten Zustand der Steckverbindung dauerhaften Kräften ausgesetzt ist, wird aus einem Material gefertigt, welches diesen Kräften dauerhaft widersteht.
Das Kunststoffmaterial der Isolierhülse kann zum Beispiel Polybutylenterephthalat (PBT, oder auch PTMT), Polyetheretherketon (PEEK ist ein teilkristalliner thermoplastischer Kunststoff mit sehr guten mechanischen Eigenschaften, auch unter thermischer Belastung, der sich zudem durch seine hohe Dauergebrauchstemperatur auszeichnet) oder dergleichen sein. Die Isolierhülse besteht somit vollständig beispielsweise aus einem der vorstehend genannten Materialien. Alternativ dazu kann jedoch auch daran gedacht werden, die Isolierhülse aus mehr als einem Material, zum Beispiel aus zwei Materialien oder auch mehr Materialien herzustellen. So kann zum Beispiel ein Kern der Isolierhülse aus dem einem Material (möglicherweise auch ein Metallwerkstoff) bestehen und das Äußere dieser Isolierhülse mit einem anderen Material (auf jeden Fall ein elektrisch isolierender Werkstoff) beschichtet beziehungsweise umgeben werden.
Im Gegensatz dazu besteht der umlaufende Kragen des Isolierelementes aus härteren Materialien, wie zum Beispiel Keramik- oder Metallwerkstoffen. Da ein Keramikwerkstoff (zum Beispiel Aluminiumoxid AI2O3) elektrisch isolierend ist, kann der umlaufende Kragen nur aus diesem einen Werkstoff bestehen, sodass zum Beispiel eine weitere Beschichtung des Keramikmaterials entfallen, durchaus aber durchgeführt werden kann. Besteht der umlaufende Kragen des Isolierelementes aus einem Metallwerkstoff, ist es erforderlich, diesen zu beschichten oder zu umgeben, damit er nicht mehr elektrisch leitfähig ist. Ein solches Umgeben kann zum Beispiel durch Aufbringen eines Kunststoffes erfolgen (denkbar sind hier die Materialien wie für die Isolierhülse), aber auch durch Beschichtung, Anodisierung und dergleichen lässt sich eine isolierende Wirkung erzielen. Beispielsweise könnte ein Kern des umlaufenden Kragens aus einem Metallwerkstoff (wie zum Beispiel Aluminium) bestehen, der anodisiert wird, um eine Isolierung zu erzielen. Trotzdem ist die Verwendung von Kunststoffmaterialien für den umlaufenden Kragen nicht ausgeschlossen. So kommt beispielsweise das Material mit der Bezeichnung „PEEK GF20“ oder „PEEK GF30“ in Betracht, wobei dieses Material ein Polyetheretherketon
(PEEK) gefüllt mit einer Glasfaserverstärkung ist. Auch ein ungefüllter Kunststoff (PEEK) kommt in Betracht.
Besteht das Isolierelement aus Einzelteilen, insbesondere aus den beiden einzelnen Teilen, nämlich dem umlaufenden Kragen und der Isolierhülse, ist es noch erforderlich, diese Teile zusammenzusetzen, nachdem die einzelnen Teile, insbesondere diese beiden einzelnen Teile, separat voneinander hergestellt worden sind. Die Verbindung dieser beiden einzelnen Teile erfolgt beispielsweise durch Verpressen, Verkleben oder dergleichen. Flierzu weist der umlaufende Kragen eine Durchführöffnung auf, durch die die Isolierhülse durchgeführt und festgelegt wird. Diese Ausgestaltung bietet sich an, um die Isolierhülse mit ihrer äußeren Oberfläche in der Durchführöffnung in dem umlaufenden Kragen zu verpressen. Ein oberes umlaufende Ende der Isolierhülse schließt dabei in vorteilhafter Weise mit der einen Oberfläche des umlaufenden Kragens ab. Alternativ dazu ist es denkbar, das eine obere umlaufende Ende der Isolierhülse auf der Oberfläche des umlaufenden Kragens anzuordnen und dort festzulegen.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Zwei- oder Mehrteiligkeit des Isolierelementes, bestehend aus unterschiedlichen Materialien, ist es denkbar, dass das Isolierelement einteilig ist und vollständig aus einem einzigen isolierenden Material, insbesondere aus PEEK GF20, PEEK GF30 (oder vergleichbaren Materialien) oder aus einem Keramikwerkstoff oder aus einem anodisierten Metallwerkstoff besteht. Anstelle der Anodisierung des Metallwerkstoffes kann dieser auch bei diesem einteiligen Bauelement auf andere Art und Weise elektrisch isolierend ausgebildet werden (zum Beispiel mittels eines Lackes, eines Kunststoffüberzuges oder dergleichen).
Wie schon ausgeführt kann somit die einteilige Isolierhülse, genauso wie die zwei- oder mehrteilig ausgebildete Isolierhülse, zum Beispiel nur aus PEEK GF 20 oder PEEK GF 30 oder allgemein aus einem gefüllten oder auch aus einem ungefüllten Kunststoff und optional aus weiteren isolierenden Materialien bestehen
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, aus denen sich die entsprechenden Vorteile ergeben, sind in den Unteransprüchen angegeben und werden auch im Zusammenhang mit der folgenden Figurenbeschreibung erläutert. In den Figuren sind sowohl ein Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik (Figur 1) als auch ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung (Figuren 2 bis 4) dargestellt.
In Figur 1 ist die Ausführung eines aus dem genannten amerikanischen Patent bekannten Steckverbinders 1 dargestellt. Dieser weist ein Gehäuse 2 auf, in das ein elektrischer Leiter 3, beispielsweise ausgeführt als Stromschiene für
Hochvoltanwendungen, eingeführt ist. Der elektrische Leiter 3 wird mit einem ebenfalls in dem Gehäuse 2 angeordneten Kontaktpartner 4 elektrisch kontaktiert, indem deren Oberflächen zur Anlage kommen. Der Kontaktpartner 4 seinerseits ist in diesem Ausführungsbeispiel hülsenförmig ausgebildet und kann, muss aber nicht, mit seiner umlaufenden Stirnseite 5 mit einem nicht dargestellten Kontaktpartner des Gegensteckverbinders derart kontaktiert werden, dass die Stirnseiten, genauer deren Flächen, zur Anlage kommen. Um dies zu bewerkstelligen werden der Steckverbinder 1 und der nicht dargestellte Gegensteckverbinder zusammengesteckt, wobei dieser Zusammensteckvorgang bewirkt und unterstützt wird von einem Anzugsmittel, welches in diesem Ausführungsbeispiel als Schraube 6 ausgebildet ist. Um eine Berührung des freien Endes der Schraube 6 zu verhindern ist auf diesem Ende eine Kappe 7 aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, wie beispielsweise ein Kunststoff, angeordnet.
In dem dem freien Ende der Schraube 6 abgewandten Endbereich, nämlich im Bereich des Schraubenkopfes, ist eine weitere Abdeckung 8 vorhanden, die ebenfalls eine Berührung der Schraube 6 verhindert. Zusätzlich ist, insbesondere zur Festlegung der Abdeckung 8, eine weitere Abdeckung 9 an dem Gehäuse 2 vorgesehen. Die Abdeckung 9 und das Gehäuse 2 können gegebenenfalls auch einstückig ausgebildet sein.
Um eine Berührung des Kontaktpartners 4 zu vermeiden ist um diesen herum eine Isolierhülse 10 aus einem ebenfalls elektrisch nicht leitfähigen Material angeordnet.
Der Kontaktpartner 4 weist eine Durchtrittsöffnung für die Schraube 6 auf, die in ihrer Längserstreckung ein Außengewinde 11 aufweist. Mit dem Außengewinde 11 wird die Schraube 6 in ein entsprechendes Innengewinde des Gegensteckverbinders eingeschraubt und somit der Zusammensteckvorgang und die dauerhafte Festlegung des Steckverbinders in dem nicht dargestellten Gegensteckverbinder bewirkt. Mittels der Unterseite des umlaufenden Kragens der Schraube 6 drückt diese auf den elektrischen Leiter 3, wodurch dieser wiederum auf den Kontaktpartner 4 gedrückt wird. Diese Druckkraft wird weiterhin nach dem Anziehen der Schraube 6 auf den Kontaktpartner des Gegensteckverbinders übertragen, so dass die umlaufende Stirnseite 5 des Kontaktpartners 4 flächenmäßig zur Anlage kommt auf die korrespondierende umlaufende Stirnseite des Kontaktpartners des Gegensteckverbinders, um eine definierte Kontaktkraft und damit eine definierte Energieübertragung zu bewirken.
Wie schon ausgeführt ist bei diesem Stand der Technik der Nachteil gegeben, dass die Kappe 7 vorhanden sein muss, um eine Berührung der spannungsführenden Schraube 6 zu vermeiden
Während vorstehend unter Bezugnahme auf die Figur 1 der bekannte und nachteilige Stand der Technik beschrieben worden ist, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 4 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung beschrieben.
Bei weitestgehend vergleichbarem Aufbau des Steckverbinder 1 ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Isolierelement 12 vorgesehen, dessen Ausführung und Anordnung in dem Steckverbinder 1 in Figur 2 gezeigt ist. Dieses Isolierelement 12 bewirkt, dass die Schraube 6 (in Figur 2 noch nicht dargestellt) keine Berührung zu spannungsführenden Teilen (wie dem elektrischen Leiter 3 und dem Kontaktpartner 4) hat. Das Isolierelement 12 ist zwischen dem elektrischen Leiter 3 und dem Kontaktpartner 4, insbesondere in dessen Durchtrittsöffnung, angeordnet. Es weist eine Durchführöffnung 13 für das Anzugsmittel, insbesondere die Schraube 6, auf. Es hat einen umlaufenden Kragen 14, mit dem es auf der Oberfläche um eine Durchtrittsöffnung in dem elektrischen Leiter 3 herum zur Anlage kommt. Unterhalb dieses Kragen 14 ist eine vorzugsweise umlaufende Einführschräge 15 vorgesehen, damit das Isolierelement 12 lagerichtig und definiert in die Öffnung in dem elektrischen Leiter 3, auch hier ausgebildet als Stromschiene, eingesetzt werden kann.
Das Isolierelement 12 wird an seinem bestimmungsgemäßen Einbauort zum Beispiel durch Einsetzen in die Durchtrittsöffnung in dem elektrischen Leiter 3, Verkleben, Verpressen, Einschrauben oder dergleichen festgelegt.
Figur 3 zeigt den Steckverbinder 1 auf Basis der Anordnung gemäß Figur 2, wobei nunmehr die Schraube 6 eingesetzt ist. Die Position der Schraube 6 ist eine solche, bei der der Gegensteckverbinder noch nicht eingesteckt oder an den Steckverbinder 1 angesetzt worden ist. Da das Isolierelement 12 in seiner Durchführöffnung 13 kein Gewinde aufweist, befindet sich das Außengewinde 11 der Schraube 6 auch nicht in einem Eingriff mit dem Isolierelement 12, so dass es durch die Durchführöffnung 13 hindurch frei beweglich ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise bewirkt, dass das Ansetzen des Gegensteckverbinders an den Steckverbinder 1 die Schraube 6 bei Betrachtung der Figur 3 hochdrückt, so dass ein Abstand D zwischen der Oberfläche des umlaufenden Kragens 14 und der umlaufenden Unterseite des Schraubenkopfes der Schraube 6 entsteht. Nachdem der Steckverbinder 1 mit dem Gegensteckverbinder zur Anlage gebracht und schon teilweise eingesteckt worden ist, kann die Schraube 6 von Fland (da sie zum einen aufgrund ihrer Ausgestaltung (insbesondere ihres Materials und/oder ihres Überzuges) selber und ggfs zusätzlich mittels der Abdeckung 8 vor elektrischer Berührung geschützt ist) oder mit einem elektrisch isolierenden Werkzeug (mit oder ohne Abdeckung 8) betätigt werden, so dass durch die Drehbewegung der Schraube 6 ihr Außengewinde 11 in ein korrespondierendes Innengewinde des Gehäuses oder des Kontaktpartners des Gegensteckverbinders eingeschraubt wird, so dass dadurch der Abstand D verringert wird, vorzugsweise, wie in Figur 4 dargestellt wird, gleich null erreicht.
In Figur 4 ist dadurch sehr gut erkennbar, dass die Unterseite des umlaufenden Schraubenkopfes der Schraube 6 über den isolierenden umlaufenden Kragen 14 des Isolierelementes 12 auf den elektrischen Leiter 3 und von dort aus wiederum auf den Kontaktpartner 4 drückt, so dass dadurch die umlaufende Stirnseite 5 des Kontaktpartners 4 elektrisch kontaktierend definiert und dauerhaft an der korrespondierenden umlaufenden Stirnseite des Kontaktpartners des Gegenstecksteckverbinders festgelegt wird.
Damit die axiale Bewegung des Anzugsmittels, insbesondere der Schraube 6, in seiner Bewegung, die vorstehend mit Blick auf die Figuren 2 bis 4 beschrieben worden ist, nicht behindert wird, ist die Oberfläche der Durchführöffnung 13 für das Anzugsmittel, insbesondere die Schraube 6, glatt ausgeführt. Das bedeutet, dass die Durchführöffnung 13 kein Gewinde aufweist.
Anstelle eines Isolierelementes 11 , welches, wie in Figur 2 gezeigt, fest an dem elektrischen Leiter 3 und/oder dem Kontaktpartner 4 angeordnet wird, kann es auch unterhalb des Schraubenkopfes der Schraube 6 angeordnet sein und mit dieser bewegt werden. Es ist auch denkbar, dass das Isolierelement 12 seinerseits ein Innengewinde aufweist, welches mit dem Außengewinde 11 der Schraube 6 korrespondiert. Das Isolierelement 12 könnte auch als separates Bauteil ausgestaltet sein, welches auf das Außengewinde 11 der Schraube 6 aufgeschoben und mit dieser montiert wird. Der Gegensteckverbinder kann, wie der Steckverbinder auch, am Ende eines elektrischen Leiters, insbesondere einer Stromschiene, angeordnet sein. Er kann aber auch Bestandteil eines elektrischen Gerätes, eines Energiespeichers, insbesondere ein elektrischer Anschluss eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges, oder dergleichen sein.
Bezugszeichenliste
1. Steckverbinder
2. Gehäuse
3. Elektrischer Leiter
4. Kontaktpartner
5. Umlaufende Stirnseite
6. Schraube
7. Kappe
8. Abdeckung
9. Abdeckung
10. Isolierhülse
11. Außengewinde
12. Isolierelement
13. Durchführöffnung
14. Umlaufender Kragen
15. Umlaufende Einführschräge

Claims

Patentansprüche
1. Steckverbindung, umfassend einen Steckverbinder (1) und einen damit zusammensteckbaren Gegensteckverbinder, wobei der Steckverbinder (1) ein Gehäuse (2) aufweist, in das ein elektrischer Leiter (3) eingeführt ist, wobei der elektrische Leiter (3) mit einem ebenfalls in dem Gehäuse (2) angeordneten Kontaktpartner (4) elektrisch kontaktiert wird, indem deren Oberflächen zur Anlage kommen, wobei der Kontaktpartner (4) insbesondere mit seiner umlaufenden Stirnseite (5) mit einem Kontaktpartner des Gegensteckverbinders derart kontaktiert werden, dass die Stirnseiten zur Anlage kommen, und der Steckverbinder (1) und Gegensteckverbinder zusammengesteckt werden, wobei dieser Zusammensteckvorgang bewirkt und unterstützt wird von einem Anzugsmittel, insbesondere einer Schraube (6), dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierung, insbesondere ein Isolierelement (12) oder eine Beschichtung der Schraube (6), vorgesehen ist, wobei diese Isolierung bewirkt, dass die Schraube (6) keine Berührung zu spannungsführenden Teilen wie dem elektrischen Leiter (3) und/oder dem Kontaktpartner (4) hat.
2. Steckverbindung, umfassend einen Steckverbinder (1) und einen damit zusammensteckbaren Gegensteckverbinder, wobei der Steckverbinder (1) ein Gehäuse (2) aufweist, in das ein elektrischer Leiter (3) eingeführt ist, wobei der elektrische Leiter (3) mit einem ebenfalls in dem Gehäuse (2) angeordneten Kontaktpartner (4) elektrisch kontaktiert wird, indem deren Oberflächen zur Anlage kommen, wobei der Kontaktpartner (4) insbesondere mit seiner umlaufenden Stirnseite (5) mit einem Kontaktpartner des Gegensteckverbinders derart kontaktiert werden, dass die Stirnseiten zur Anlage kommen, und der Steckverbinder (1 ) und Gegensteckverbinder zusammengesteckt werden, wobei dieser Zusammensteckvorgang bewirkt und unterstützt wird von einem Anzugsmittel, insbesondere einer Schraube (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Anzugsmittel, insbesondere die Schraube, vollständig aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht.
3. Steckverbindung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (12) eine Durchführöffnung (13) für das Anzugsmittel, insbesondere die Schraube (6), aufweist.
4. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (12) einen umlaufenden Kragen (14), mit dem es auf der Oberfläche um eine Durchschriftöffnung in dem elektrischen Leiter (3) herum zur Anlage kommt.
5. Steckverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (12) unterhalb des Kragens (14) eine vorzugsweise umlaufende Einführschräge (15) aufweist, damit das Isolierelement (12) lagerichtig und definiert in eine Öffnung in dem elektrischen Leiter (3), vorzugsweise ausgebildet als Stromschiene, eingesetzt werden kann.
6. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Durchführöffnung (13) für das
Anzugsmittel, insbesondere die Schraube (6), glatt ausgeführt ist.
7. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den umlaufenden Kragen (14) des Isolierelementes (12) eine Isolierhülse anschließt, wobei der umlaufende Kragen (14) und die Isolierhülse aus dem gleichen elektrisch nicht leitfähigen Material besteht oder aus unterschiedlichen elektrisch nicht leitfähigen Material bestehen.
8. Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial der Isolierhülse Polybutylenterephthalat (PBT) oder Polyetheretherketon (PEEK) ist und der umlaufende Kragen (14) aus PEEK GF20 oder einem Keramikwerkstoff oder aus einem anodisierten Metallwerkstoff besteht.
9. Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (14) vollständig aus einem ungefüllten Kunststoff oder aus einem gefüllten Kunststoff, insbesondere PEEK GF20 oder PEEK GF30, oder aus einem Keramikwerkstoff oder aus einem anodisierten Metallwerkstoff besteht.
10. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dem freien Ende der Schraube (6) abgewandten Endbereich, insbesondere im Bereich des Schraubenkopfes, eine Abdeckung (8) vorhanden ist.
11. Steckverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Festlegung der Abdeckung (8) eine weitere Abdeckung (9) an dem Gehäuse (2) vorgesehen ist.
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