CN101248560A - 插头壳体和用来传输电驱动力的电插头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在机动车内在插头插座和电缆之间传输电驱动力的电插头的插头壳体，所述电缆包括内导体、屏蔽件和绝缘件。所述插头壳体包括：插入区域，所述插头可以在该区域连接到所述插头插座；电缆区域，所述电缆可以在该区域引入到所述插头壳体；隔离壁，位于所述插入区域和所述电缆区域之间；第一开口，位于所述隔离壁上，该开口连接所述电缆区域和所述插入区域，用于容纳内导体元件，该内导体元件与引入到所述电缆区域的电缆的内导体导电连接，使得所述内导体元件从所述电缆区域一直延伸到所述插入区域内。另外，所述插头壳体包括第二开口，位于隔离壁上，该开口连接所述电缆区域与所述插入区域，用于容纳屏蔽触点元件，该屏蔽触点元件用来接触与所述插头连接的插头插座的其他屏蔽触点元件，并且从所述电缆区域突入所述插入区域。
Description
技术领域
本发明涉及用于电插头的插头壳体，并且涉及用于机动车的在插头插座和电缆之间传输电驱动力的电插头。
背景技术
为了本专利申请的目的，电插头和电插头插座是电气部件，它们一方面用于牢固或者永久连接到电缆，另一方面优选与配合部件形成可拆卸的插头和插座连接。这里，插头的配合部件是指定的插头插座，且插头插座的配合部件是指定的插头。指定的插头和插头插座用于下文，与凸配置或者凹配置无关，即与作为销或者插孔的触点元件的配置无关。
在电气工程和电子学中，已知有大量不同类型的插头和插头插座。它们用来以尽可能宽的电压、电流、频率和数据率范围传输电力和/或电信号。为了防止发射或者耦合入电磁干扰，根据与其连接的电缆或者其他传输元件，插头和插头插座可以设置有单层或者多层屏蔽。为了防止水分、灰尘或者化学侵蚀性环境，插头和插头插座包括非常大范围的密封元件。螺钉连接或者锁止配合可以用来固紧，防止插头和插头插座分开。由于非常宽的应用范围和使用条件，可以发现存在非常多样的优化插头和插头插座。
对于使用插头和插头插座的一个相对较新的领域是在电气驱动的机动车内传输驱动力。这种驱动力在能量储存装置，例如储存电池、燃料电池、发电机或者其他能源、动力转换器以及一个或者多个驱动马达之间沿着一个方向传输或者沿着两个方向交替传输。特别是在动力转换器和驱动马达之间，驱动力优选以脉宽调制方式传输，因此带有大交流分量。为了防止辐射电磁干扰信号，使用带屏蔽的电缆或者引线。
带电动驱动的机动车直到最近才仅以原型或者短距离(short-run)模型的形式出现。为此，用在动力传输领域的插头和插头插座是能够使用的类型，但是也因牢固且非常复杂的结构区别于大多数部件。这些插头和插头插座因此生产和配合使用时复杂且昂贵。
随着电动机动车进入批量和规模生产阶段，对于动力传输领域的插头和插头插座的需求也在改变。它们不仅要牢固，保证长寿命，能在机动车的整个寿命中无故障运行，而且生产和配合还要简单和便宜。
发明内容
本发明的目的包括提供一种用于电插头的插头壳体和电插头，该插头制造简单经济，并且操作可靠。
本发明的目标通过权利要求1的插头壳体和根据权利要求11和18的电插头来实现。
本发明优选的进一步发展在从属权利要求中限定。
本发明基于这样的理念，即将屏蔽触点元件从插头的电缆侧或者电缆区域插入到插头壳体，用来将电缆屏蔽与另外的插头插座屏蔽导电连接，所述屏蔽触点元件一部分从电缆区域突入相对的电插头插入区域。为此，一个或者多个开口设置在插入区域和电缆区域之间的隔离壁上。这些开口优选形成间隙形，且沿着隔离壁的边缘布置。所述屏蔽触点元件包括数目、布置和形状都相应于所述开口的舌片，所述舌片穿过所述开口突出。
优选地，插头壳体内，每个电缆区域和插入区域都包括凹部。优选地，两个凹部的柱形壁对齐，且屏蔽触点元件基本上抵靠这些壁。电缆屏蔽和屏蔽触点元件之间的导电连接优选通过压接到电缆屏蔽上的管和触点弹簧来实现。所述触点弹簧与屏蔽触点元件构造成一个部件，或者与压接的管构造成一个部件。
设置插头来连接一个或者多个屏蔽电缆与插头插座。在根据本发明的插头优选用于在机动车内传输电驱动力的情况下，插头优选连接三条并联电缆与插头插座，用来传输三相交流电。
本发明进一步基于这样的理念：提供电插头，以互锁设备将电缆连接到插头插座，该互锁设备经由本身或者另外的电缆连接到控制电路。该互锁设备由触点对构成，如果插头与插头插座以需要的方式实现了连接，则所述触点对被插头插座内的短路装置短路。如果插头和插头插座分开，则在用来传输动力的插头和插头插座触点分开之前，触点对的短路被取消。
该控制装置通过电缆连接到触点对，且一旦所述对不再短路，就中断供电。这防止了相反情况下出现的例如起弧造成对插头和插头插座的损坏。还另外保证了在不连接到插头插座的插头的暴露触点上不出现电压。
上述的这种保护装置仅设置在那些牢固连接到供电壳体的插头或者插头插座上。本发明还第一次让这种保护对于所谓的“自由悬挂耦合”成为可能，所述的自由悬挂耦合指的是作为单独部件经由电缆连接到其他装置的插头和插座。
附图说明
本发明的优选示例实施例在以下参照附图进行了解释，其中：
图1是电插头的示意性截面表示；
图2是电插头的示意性平面图；
图3是电插头细节的示意性截面表示；
图4是电插头细节的进一步示意性截面表示。
具体实施方式
图1是穿过用来将三条电缆12与插头插座连接的插头10的截面的示意图，所述插头插座未示出。电缆12的对称轴位于图示的截面中。每条电缆12包括内导体14；绝缘件16，其以护套或者管形式包围内导体14；和屏蔽件18。屏蔽件18例如由管形导线网构成，该导线网通过绝缘件16从内导体14电绝缘。在绝缘件16外侧，每条电缆12另外包括外绝缘护套20，该护套用作电绝缘件并且防止环境影响。
每条电缆12在端部连接到插头10，绝缘件16、屏蔽件18和绝缘护套20被除去。内导体元件24压接到每条内导体14的暴露端部22。屏蔽管26压接到屏蔽件18上，其中原来突出过绝缘护套20的屏蔽件18优选向外弯折，返回到内压接管28和绝缘护套20上。
如果手指触及内导体元件24，为了防止电击伤害，每条内导体元件24包括电绝缘材料制成的手指保护器25，该保护器最少能让手指难于触及内导体元件24的带电表面。
插头10优选包括一件式插头壳体30，该壳体优选用塑料注射模塑方法制成。插头壳体30包括插入区域32，该区域在图1中顶部示出，插头10在这里可以与插头插座连接；和电缆区域34，其在图1中底部示出，电缆12在这里引入到插头壳体30。
在该示例实施例中，可以让插头与插头插座的插入区域32连接的插入方向以及电缆12引入到插头10电缆区域34的方向与电缆12的对称轴重合。
在电缆区域34，插头壳体30包括柱形且优选圆柱形凹部36，用于三条电缆12中的每一条，在该凹部内，与插头12连接的电缆12同心布置。在插入区域32，插头壳体30包括3个凹部38。每个凹部38在插入区域32内优选与电缆区域34的一个凹部36对齐。这意味着，特别是凹部36、38在插入区域32和电缆区域34内呈现相同的截面，且电缆区域34内每个凹部36的壁40与插入区域32内相应凹部38的壁42对齐。在所述示例实施例中，插入区域32内的每个凹部38形成为柱形且优选为圆柱形杯44。每个内导体元件24与插入区域32内的一个凹部38同心或者同轴布置。杯44布置在杯形壁46内，所述杯形壁46以卵形或者椭圆形包围全部三个杯44，并且保护插头10的内侧，特别是保护插头和插头插座之间的插入触点，不受环境影响。至少杯形壁46的边缘优选还用作密封表面，来密封插头10和与其连接的插头插座之间的连接部。
在插入区域32和电缆区域34之间，因此也在电缆区域34内的每个凹部36和插入区域32内的相应凹部38之间，布置有隔离壁48。该隔离壁48在图1中水平布置，包括一列开口，图1中的截面穿过这些开口。特别是，隔离壁48包括三个开口50，它们每个相对于电缆区域34内的凹部36定心，也相对于插入区域32内的相应凹部38定心。
管形或者圆柱形绝缘套筒49从隔离壁48同轴凸起，进入电缆区域34的每个凹部36内。当配合电缆12时，所述绝缘套筒位于压接到电缆12的内导体14上的内导体元件24和压接到屏蔽件18上的屏蔽管26之间，保证它们之间相互电绝缘。
每个内导体元件24从电缆区域34突起穿过其中一个开口50，其中所述导体元件压接到电缆12内导体24的暴露端部22上，直达插入区域32。在这种情况下，每条内导体元件24平躺地靠着相应开口50的内壁，或者被这种形式配合(form-fit)所保持。卡接元件52构成隔离壁48内的弹性可动部分，啮合每个内导体24内相应的圆周凹槽54，并且将内导体元件24保持在所述位置，如图1所示。
为了每个内导体元件24或者每个凹部38，固紧元件56设置在插入区域32内，该固紧元件56仅在内导体元件24插入到插头壳体30内以后才插入到插入区域32。每个固紧元件56基本上以环形包围内导体元件24，并且以这种方式啮合在隔离壁48上的凹部内，使得卡接元件52不再偏离出其位置，所述卡接元件在该位置啮合于内导体元件24的凹槽54中。该固紧元件56因此将内导体元件24锁定在插头壳体30内的锁止啮合位置。
每条电缆12上的帽58和密封元件60终止于插头壳体30内的电缆区域34，并且防止灰尘、水分或者侵蚀介质沿着电缆12进入插头壳体32。密封元件60由弹性材料构成，其至少沿着多个圆周密封线靠着绝缘护套20并且靠着电缆区域34内的相应凹部36的壁40。帽58优选地被未示出的卡接元件保持在插头壳体30上。配合到电缆12之前，密封元件60和帽58优选拨送到内导体元件24和屏蔽管26上。
与每条电缆12关联的是屏蔽触点元件62，该元件包括位于电缆区域34内的第一部分64和位于插入区域32内的一个或者多个第二部分66。每个屏蔽触点元件62的第一部分64基本上是柱形，并且抵靠插头壳体30的电缆区域34中的相应凹部36的壁40。另外，每个触点元件62包括一个、优选多个触点弹簧68，所述弹簧抵靠相应的屏蔽管26，从而在电缆12的屏蔽件18或者屏蔽管26与屏蔽触点元件62之间形成导电连接。
每个屏蔽触点元件62优选是一件式构造，且从电缆侧34插入到插头壳体30的凹部36内。在各种情况下，隔离壁48包括一个、优选多个间隙类的开口70，位于电缆区域34和插入区域32内的相应凹部36、38之间。这些间隙类开口70沿着隔离壁48的边缘布置，或者沿着隔离壁48靠近凹部36、38的边缘布置。换句话说，每个间隙类开口70与电缆区域34和插入区域32内的相邻凹部36、38的壁40、42对齐。每个屏蔽触点元件62的第二部分或者多个部分66以凸耳或者舌片的形式突起，穿过开口70进入插入区域32。当屏蔽触点元件62完全推入插头壳体30时，该元件被一个或者多个卡接元件72保持。
优选的，隔离壁48包括3个圆弧形间隙类开口70，位于每个凹部36或者38区域内。在这种情况下，每个开口覆盖例如相对于凹部36、38的壁40、42的对称轴约成105°的角度，所述壁在本例中认为是圆柱形，其中在各种情况下，腹板保留在两个相邻间隙类开口之间，该腹板覆盖约15°的角度。屏蔽触点元件62类似地基本上为圆柱形，其中有三个矩形槽口，每个宽度约15°，彼此隔开，以及存在三个凸耳或舌片形的第二部分66，每个宽度约105°。在触点弹簧68作用下，屏蔽触点元件62进一步从该圆柱形偏离，该触点弹簧由屏蔽触点元件62向内弯折的片状部分形成。
这种构造的优势包括：插头10由非常少的单个部件构成，在组装时，每个屏蔽触点元件62简单地从电缆侧插入到凹部36内，并且受到推动，使得其第二部分66穿过间隙类开口70，进入插入侧32的部分38内。除了触点弹簧68，屏蔽触点元件62优选放置成使其全部表面靠着电缆区域34和屏蔽插入区域32的开口36、38的壁40、42。屏蔽触点元件62的第二部分66，在连接插头10与插头插座时，被相应的连接元件接触，所述第二部分因此被壁40、42外部支撑，并且不得不展现出低水平的固有机械稳定性。另外，由于这种设计的结果，插头的几何形状基本上被单个结构元件所决定，即被插头壳体30所决定，因此相对于彼此不恰当地调节不同结构元件不会对其造成损害。
除了插头10，图1还示出了底板74的一部分，特别是机动车的底部的一部分。插头10插入到底板74内的开口内，该开口被弯转90°的底板74的边缘76所限定。密封元件78插入到底板74的边缘76和插头壳体30之间。靠近边缘76布置有凸柱80或者其他紧固装置，该装置穿过开口82啮合在插头壳体30内，并且用来将插头10紧固到底板74。
图2是图1所示的插头的示意平面图，特别是其电缆区域34沿着平行于电缆或者其对称轴。除了插头壳体30，还图示了底板或者底部74的一部分，插头10插入到所述部分内。还能看见两个帽58，和电缆12的截面，以及螺纹80的轴向平面图。
图2还示出了互锁装置一部分，该装置在图3和4中以垂直于图1截面且垂直于图2图面的两个截面L-L和K-K示出。该互锁装置包括两个片状触点84，彼此平行布置，且在图1中也可见，所述触点布置在凹部38外侧，但是位于插入区域32中的杯形壁46内。
片状触点84优选是Z形金属板片86的端部，且其相对端部每一个都呈现销88形式。金属板片86的中心部分嵌入共用的注射模塑塑料外套90内，该外套插入到插头壳体30内。片状触点84靠着注射模塑塑料外套90的舌片形部分92放置，该部分平行于插入方向突起，进入到插头10的插入区域32。在片状触点84和舌片形部分92之间包括腹板94，该腹板加强该舌片形部分92。舌片形部分92的边缘平行于插入方向，并且在凹槽96内导向，所述凹槽形成在两个相邻杯44的外侧。
可替代地，金属板片86直接注射模塑到插头壳体30内，而不需注射模塑塑料外套90或者以后插入其中。
销88在挨着电缆区域34的相对侧突出到插头壳体30外。一旦注射模塑的塑料外套插入，使得嵌入的金属板片86从包括电缆区域34的那一侧进入插头壳体30，则帽98拨送到插头壳体的该部分之上。该帽98被卡接元件保持在插头壳体30上，未示出，且将注射模塑的塑料外套90固定到插头壳体30内的金属板片86。销88穿过杯98内的孔100，进入电缆连接区域，信号电缆可以在该区域连接到销88。该电缆连接区域主要由截面为卵形的柱形壳102形成，该柱形壳与帽98形成一个部件，并且包围销88。卡接元件104设置在柱形壳102上，将信号电缆固紧到帽98。在帽98和插头壳体30之间布置有密封元件106，用来防止灰尘、液体或者气体进入插头10。
在将插头10与相应的插头插座连接时，片形触点84被短路装置短路。该短路装置和片形触点84以这样的方式布置，使得仅当内导体元件24和屏蔽触点元件62(优选地大面积)接触并且屏蔽导电元件62与插头插座的相应元件导电连接时，片形触点84才短路。当插头10和插头插座分开时，在一方面是内导体元件24和屏蔽触点元件62，而另一方面是插头插座的相应元件之间的导电接触分开之前，片形触点84之间短路相应地取消。这意味着仅当插头10和插头插座至少大约以需要的方式连接在一起时，短路装置才将片形触点84短路。
片形触点84经由销88以及上述信号电缆与控制装置连接，该控制装置控制电力经由电缆12传输。当片形触点84不短路的时候，该控制装置中断电力传输。以此方式，一方面保证在从插头插座分开插头10时，内导体元件和插头插座相应元件之间不发生电弧。另外，保证了当插头10不与插头插座连接时，插头10上不带电。以此方式，避免了操作插头10过程中的潜在致命危险。
尽管本发明参照用于三条电缆12的插头进行了说明，但是其可以具有优势地用于带单条电缆的插头或者带任意数量电缆的插头。另外，根据本发明的插头的内导体元件24呈现插座形式，而不是销的形式，或者具有其他任何形式。所示的插头可以特别具有优势地用于在机动车内，在电缆12和插头插座之间传输电力。而且，根据本发明的插头还具有优势地用于其他应用，只要需要简单可靠的连接器即可。
Claims (24)
1.一种用于在机动车内在插头插座和电缆(12)之间传输电驱动力的电插头的插头壳体(30)，所述电缆包括内导体(14)，屏蔽件(18)和内导体(14)与屏蔽件(18)之间的绝缘件(16)，所述插头壳体包括：
插入区域(32)，所述插头(10)可以在该区域连接到所述插头插座；
电缆区域(34)，所述电缆(12)可以在该区域引入到所述插头壳体(30)；
隔离壁(48)，位于所述插入区域(32)和所述电缆区域(34)之间；
第一开口(50)，位于所述隔离壁(48)上，该开口连接所述电缆区域(34)和所述插入区域(32)，用于容纳内导体元件(24)，该内导体元件与引入到所述电缆区域(34)的电缆(12)的内导体(14)导电连接，使得所述内导体元件(24)从所述电缆区域(34)一直延伸到所述插入区域(32)内，
其特征在于，
第二开口(70)，位于隔离壁(48)上，该开口连接所述电缆区域(34)与所述插入区域(32)，用于容纳屏蔽触点元件(62)，该屏蔽触点元件用来接触与所述插头(10)连接的插头插座的其他屏蔽触点元件，并且从所述电缆区域(34)突入所述插入区域(32)。
2.如权利要求1所述的插头壳体(30)，其特征在于，所述第一开口(50)布置在所述隔离壁(48)中部。
3.如权利要求1或2所述的插头壳体(30)，其特征在于，所述第二开口(70)是间隙类的，并且沿着所述隔离壁(48)的边缘布置。
4.如权利要求1至3任一项所述的插头壳体(30)，其特征在于，多个间隙类的第二开口(70)沿着所述隔离壁(48)的边缘布置。
5.如权利要求1至4任一项所述的插头壳体(30)，其特征在于，所述插入区域(32)和所述电缆区域(34)布置在所述插头壳体(30)的相对侧，并且所述隔离壁(48)布置成垂直于所述插入方向，所述插头(10)沿着所述插入方向与所述插头插座连接，而且所述隔离壁(48)布置成垂直于所述电缆(12)可以引入到所述插头壳体(30)的方向。
6.如权利要求1至3任一项所述的插头壳体(30)，其特征在于，所述电缆区域(34)包括带有柱形壁(40)的凹部(36)。
7.如权利要求6所述的插头壳体(30)，进一步包括柱形绝缘套筒(49)，其布置在所述电缆区域(34)内的凹部(36)内，且与所述隔离壁(48)连接，其中所述绝缘套筒(49)和所述隔离壁(48)上的开口(50)形成通道，用来容纳与所述电缆(12)的内导体(14)连接的内导体元件(24)。
8.如权利要求6或7所述的插头壳体(30)，其特征在于，所述插入区域(32)包括带其它柱形壁(42)的其它凹部(38)。
9.如权利要求8所述的插头壳体(30)，其特征在于，所述电缆区域(34)的凹部(36)的柱形壁(40)与所述插入区域(32)的其它凹部(38)的其它柱形壁(42)对齐。
10.一种插头壳体(30)，其包括多个根据权利要求1至9任一项所述的插头壳体(30)，布置成彼此平行并且彼此连接成一个部件。
11.一种电插头(10)，其包括根据权利要求1至10任一项所述的插头壳体(30)；和屏蔽触点元件(62)，该元件具有位于所述插头壳体电缆区域(34)的第一部分(64)和穿过所述隔离壁(48)上的第二开口(70)突入所述插入区域(32)的第二部分(66)。
12.如权利要求11所述的电插头(10)，其特征在于，所述屏蔽触点元件(62)是一个部件。
13.如权利要求11或12所述的电插头(10)，其特征在于，所述屏蔽触点元件(62)包括多个第二部分(66)，每个穿过所述隔离壁(48)边缘上的间隙类第二开口(70)突入到所述插入区域(32)。
14.如权利要求13所述的电插头(10)，其特征在于，所述触点屏蔽元件(62)呈现柱形壳形状，带有平行于该柱形壳的槽口。
15.如权利要求14所述的电插头(10)，其特征在于，所述屏蔽触点元件(62)呈现柱形壳形状，带有多个平行于所述柱形壳的槽口，位于所述第二部分之间。
16.如权利要求11至15任一项所述的电插头(10)，其特征在于，所述屏蔽触点元件(62)包括位于所述第一部分内的一个或者多个触点弹簧(68)，用来接触连接到所述电缆(12)的屏蔽件(18)的屏蔽管(26)。
17.如权利要求11至16任一项所述的电插头(10)，其特征在于，所述电缆区域(34)包括带有柱形壁(40)的凹部(36)，且所述插入区域包括带有柱形壁(42)的其它凹部(38)，其中所述屏蔽触点元件(62)靠着所述壁(40)和/或所述其它壁(42)放置。
18.如权利要求11至17任一项所述的电插头(10)，进一步包括：
触点对(84)，如果所述插头(10)与所述插头插座以需要的方式连接，则所述触点对被所述插头插座的短路装置短路，其中在从所述插头插座分开所述插头(10)时，在所述插头(10)和所述插头插座彼此完全电分离之前，所述短路被所述短路装置取消。
19.一种电插头(10)，其包括电缆端子(36)，用来连接电缆(12)，该电缆用于在机动车内在所述电缆(12)和插头插座之间传输电驱动力，所述电插头包括：
触点对(84)，如果所述插头(10)与所述插头插座以需要的方式连接，则所述触点对被所述插头插座的短路装置短路，其中在从所述插头插座分开所述插头(10)时，在所述插头(10)和所述插头插座彼此完全电分离之前，所述短路被所述短路装置取消。
20.如权利要求18或19所述的电插头(10)，其特征在于，所述触点对包括两个片形触点(84)，其彼此平行布置，且平行于插入方向。
21.如权利要求18至20任一项所述的电插头(10)，另外包括：电缆连接装置(88、102)，用来连接信号电缆，所述信号电缆用来连接所述触点对(84)与控制装置，当所述触点对(84)不短路的时候，所述控制装置中断经由所述电插头(10)的电力传输。
22.如权利要求21所述的电插头(10)，其特征在于，所述电缆连接装置包括销对(88)，其中所述销对的每一对(88)与触点对的触点(88)构成一个部件或者多个部件。
23.如权利要求22所述的电插头(10)，其特征在于，所述电缆连接装置包括帽(98)，该帽包围所述销对(88)，并且防止水分、灰尘从所述销对进入所述插头(10)。
24.如权利要求23所述的电插头(10)，其特征在于，所述帽(98)包括锁定装置(104)，用来将所述信号电缆锁定到所述帽(98)。
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: German Bensheim Patentee after: TYCO ELECTRONICS AMP GMBH Address before: German Bensheim Patentee before: Tyco Electronics AMP GmbH |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100616 Termination date: 20200321 |