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Die Erfindung betrifft eine Buchse für einen Steckverbinder, einen Stift für einen Steckverbinder und einen Steckverbinder mit einer solchen Buchse und einem solchen Stift.
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Eine derartige Buchse für einen Steckverbinder umfasst eine Aufnahmeöffnung, in die zum Anschließen des Steckverbinders ein Stift mit einer Einsteckspitze in eine Einsteckrichtung einzustecken ist, wobei sich die Aufnahmeöffnung der Buchse in die Einsteckrichtung verjüngt. Ein Stift für einen Steckverbinder umfasst demgegenüber eine Einsteckspitze, die zum Anschließen des Steckverbinders in eine Aufnahmeöffnung einer Buchse in eine Einsteckrichtung einzustecken ist, wobei sich die Einsteckspitze des Stifts in die Einsteckrichtung verjüngt.
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Derartige Buchsen und Stifte für Steckverbinder werden häufig verwendet, um beispielsweise elektrische oder optische Verbindungen herzustellen. Sie werden auch insbesondere in Hochstromanwendungen, wie beispielsweise bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, eingesetzt.
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Steckverbinder mit einer Einlaufgeometrie, d.h. mit einer Geometrie der Aufnahmeöffnung der Buchse und/oder der Einsteckspitze des Stifts, die sich entlang der Einsteckrichtung, in der der Stift in die Buchse einzustecken ist, verjüngt, sind beispielsweise aus der
US 4,090,772 und der
US 4,983,134 bekannt. Dabei weisen die Stifte dieser Steckverbinder einen zylindrischen Abschnitt sowie eine Spitze auf. Die Spitze umfasst im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung einen Abschnitt mit einem ersten, großen Krümmungsradius und einen daran anschließenden, weiteren Abschnitt mit einem zweiten, kleineren Krümmungsradius. Durch die auf diese Weise bewirkte Verjüngung der Spitze kann erreicht werden, dass der Stift mit einer vergleichsweise geringen Einsteckkraft und somit vergleichsweise komfortabel in die Buchse eingesteckt werden kann.
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Insbesondere aufgrund des vergleichsweise langen ersten Abschnitts mit dem ersten, großen Krümmungsradius vergrößert sich allerdings der Einsteckweg des Steckverbinders, den der Stift beim Einstecken vom ersten Eintritt in die Buchse bis zum Erreichen einer eingesteckten Position bewegt werden muss. Für einen komfortablen Steckvorgang ist demgegenüber ein möglichst kurzer Einsteckweg erstrebenswert.
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Bei Steckverbindern, die für einen sicheren Kontakt eine hohe Kontaktnormalkraft benötigen, d.h. eine hohe Kraft, die senkrecht auf die kontaktierten Flächen oder Abschnitte wirkt, können bei der bekannten Bauart hohe Einsteck- bzw. Abziehkräfte, also Kräfte die nötig sind, um den Stift in die Buchse einzustecken bzw. abzuziehen, erforderlich sein, die einen Verschleiß an dem Stift und der Buchse bewirken können. Dies gilt insbesondere bei entsprechend groß dimensionierten Steckverbindern für Hochstromanwendungen und bei Steckverbindern, die wiederholt eingesteckt und wieder gelöst werden müssen.
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Die
JP 2009 252 528 A beschreibt einen Stift für einen Steckverbinder mit einer Einsteckspitze, die sich in der Ausführung gemäß
11 der
JP 2009 252 528 A in Einsteckrichtung verjüngt und dabei einen Abschnitt mit kontinuierlich veränderlichem Krümmungsradius aufweist.
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Die
US 2004/0180584 A1 betrifft eine Haltevorrichtung für Anschlussstifte, wobei die Anschlussstifte Haltemittel aufweisen, welche longitudinal voneinander beabstandet und um eine Achse rotiert sind. Die Einsteckspitzen der Anschlussstifte sind in Einsteckrichtung verjüngt.
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Weiter beschreibt die
US 5,865,654 A einen Koaxialkabelverbinder, der einen länglichen, hohlen, leitenden, Zylinder mit einem Innendurchmesser sowie ein längliches, leitendes Kontaktelement mit einem Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders umfasst. Der Zylinder weist einen länglichen Schlitz auf, in dem ein Federstreifen sich in das Innere des Zylinders erstreckend angeordnet ist.
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In der
DD 0 208 710 A1 wird ein Kontaktstift beschrieben, der eine geometrisch definierte Kontur besitzt, wobei die Spitze mit einer gekrümmten, vorzugsweise einer logarithmischen oder einer elliptischen einschließlich einer halbkreisförmigen Kontur ausgebildet ist und beim Übergang vom äußersten Punkt zu einem Bezugspunkt, der Tangentenanstiegswinkel der Kontur stetig von einem vorgegebenen Wert von vorzugsweise 20 bis 30 Grad auf den Wert Null fällt und der Krümmungsradius der Kontur stetig wächst.
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Aus der
FR 2 450 510 A1 sind Kontaktelemente mit einem Element mit einem zylindrischen Teil mit einem Durchmesser und einem sich verjüngenden Endabschnitt und mit einem Aufnahmeelement mit einem zylindrischen Abschnitt und einer Eingangsöffnung mit einem Eingangsdurchmesser bekannt. Dabei hat der sich verjüngende Endabschnitt des Elements eine annähernd halbkugelförmige Nase mit einem Durchmesser höchstens gleich dem Eingangsdurchmesser des Aufnahmeelements und einen sich an den zylindrischen Abschnitt anschließenden konischen Abschnitt.
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Die
US 4,050,772 A beschreibt ferner ein Anschlussterminal für elektronische Schaltungen mit einer trichterförmigen Öffnung, Kabelführungsmitteln und inneren Kabelhaltemitteln, wobei die Führungsmittel ungehinderten Eingang eines Kabels in die Kabelhaltemittel erlauben.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Buchse für einen Steckverbinder zu schaffen, in die ein zugeordneter Stift in komfortabler Weise eingesteckt werden kann, einen Stift für einen Steckverbinder schaffen, der in komfortabler Weise in eine zugeordnete Buchse eingesteckt werden kann, und einen Steckverbinder aus einer derartigen Buchse und einem derartigen Stift zu schaffen.
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Dieses Problem wird durch eine Buchse für einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach weist die Aufnahmeöffnung der Buchse im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung eine Kontur mit mindestens drei Abschnitten mit unterschiedlichen, konstanten, endlichen Krümmungsradien auf.
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Durch eine derart ausgebildete Einlaufgeometrie wird bei einer Verbindung mit bzw. einem Trennen von einem zugeordneten Stift gegenüber den bekannten Steckverbindern ein kürzerer Einsteckweg und/oder eine niedrigere Einsteckkraft bzw. Abziehkraft ermöglicht. Die Einsteck- bzw. Abziehkraft kann während des Einsteckvorgangs dabei mit dem zurückgelegten Einsteckweg variieren, wobei durch die beschriebene Einlaufgeometrie diese Variation der Einsteck- bzw. Abziehkraft entlang des zurückgelegten Einsteckwegs gegenüber den bekannten Steckverbindern zumindest verringert werden kann, d.h. die Einsteck- bzw. Abziehkraft kann entlang des zurückgelegten Einsteckwegs zumindest näherungsweise homogenisiert werden.
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Durch eine verringerte Einsteck- bzw. Abziehkraft kann ein Verschleiß der Buchse sowie eines zugeordneten Stifts reduziert werden. Dies ist insbesondere bei Buchsen, in die im Gebrauch häufig ein Stift eingesteckt und abgezogen wird, von Bedeutung, sowie bei Buchsen, die in Verbindung mit einem zugeordneten Stift eine hohe Kontaktnormalkraft aufweisen, wie dies z.B. bei Buchsen und zugeordneten Stiften der Fall ist, die große elektrische Ströme, wie beispielsweise Gleichströme bis zu 400 A, leiten müssen und dazu entsprechend groß dimensioniert sind. Derartige Buchsen und zugeordnete Stifte finden sich beispielsweise bei zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, deren Energiespeicher über eine elektrische Steckverbindung geladen werden kann.
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Die beschriebene Buchse eignet sich allerdings allgemein für alle Arten der elektrischen und/oder optischen Kontaktierung.
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In einigen Anwendungen ist die Länge des Einsteckwegs durch Normen begrenzt. In diesen Fällen kann durch die beschriebene Buchse erreicht werden, dass bei einem unveränderten Einsteckweg eines zugeordneten Stifts die Einsteck- und Abziehkräfte verringert werden.
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Die Buchse der beschriebenen Art kann ferner eine definierte Steckposition aufweisen, ab der beim Einstecken des zugeordneten Stifts ein Kontakt zwischen dem Stift und der Buchse hergestellt ist. Hierunter ist zu verstehen, dass der Einsteckweg, ab dem ein Kontakt besteht, vorab definiert ist und damit feststeht, wobei dieser Einsteckweg aufgrund der vorgeschlagenen Einlaufgeometrie kurz sein kann.
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Die Aufnahmeöffnung der Buchse kann im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung eine Kontur mit insbesondere vier, fünf oder sechs Abschnitten mit jeweils unterschiedlichen, konstanten, endlichen Krümmungsradien aufweisen. Allerdings ist die Buchse nicht auf diese Anzahlen beschränkt. So sind auch sieben oder mehr Abschnitte mit jeweils unterschiedlichen, konstanten, endlichen Krümmungsradien möglich. Je größer die Buchse dimensioniert ist bzw. je größer der Durchmesser der Buchse des Steckverbinders ist, desto mehr Abschnitte mit verschiedenen Krümmungsradien können vorgesehen werden. Die unterschiedlichen Krümmungsradien der verschiedenen Abschnitte der Aufnahmeöffnung der Buchse können im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung tangential ineinander übergehen.
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Die unterschiedlichen Krümmungsradien der verschiedenen Abschnitte der Aufnahmeöffnung der Buchse im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung können stetig größer werden. Andererseits ist es auch möglich, dass die Krümmungsradien der Aufnahmeöffnung keine solche stetige Entwicklung aufweisen. So kann beispielsweise einem Abschnitt mit einem bestimmten Krümmungsradius zunächst ein Abschnitt mit einem größeren und daraufhin ein Abschnitt mit einem kleineren Krümmungsradius folgen und umgekehrt. Die Buchse kann eine Mehrzahl von entlang der Einsteckrichtung erstreckten Federzungen umfassen. Insbesondere kann die Buchse zwei oder mehr Federzungen umfassen. Die Federzungen können eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines zugeordneten Stifts bilden und können derart angeordnet sein, dass sie in einer Ausgangslage bei nicht eingestecktem Stift leicht nach innen, d.h. in Richtung der Aufnahmeöffnung geneigt sind. Dadurch kann sich ein Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung ergeben, welcher zumindest abschnittsweise kleiner ist als der Außendurchmesser des zugeordneten Stifts. Während des Einsteckens des Stifts in die Aufnahmeöffnung der Buchse können die Federzungen dann nach außen federnd zurückweichen und gelangen auf diese Weise unter federelastischer Verspannung in Anlage mit dem Stift. Die Buchse kann beispielsweise bei Rotation um die Achse der Einsteckrichtung periodisch, d.h. deckungsgleich, bezüglich einer bestimmten Anzahl von Winkeln sein. Diese Anzahl kann insbesondere gleich der Anzahl von Federzungen sein, welche die Aufnahmeöffnung der Buchse bilden.
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Ferner kann die Buchse zumindest teilweise aus Metall bestehen. Das Metall kann zudem vernickelt, verzinnt, versilbert oder vergoldet sein, um eine korrosionsbeständige Oberfläche zu erhalten. Die Buchse kann auch zumindest teilweise aus anderen Materialien, wie insbesondere Kunststoff, bestehen.
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Das genannte Problem wird ferner durch einen Stift für einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Danach weist die Einsteckspitze des Stifts im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung eine Kontur mit mindestens drei Abschnitten mit unterschiedlichen, konstanten, endlichen Krümmungsradien auf.
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Die sich hierbei ergebenden Vorteile und Aspekte entsprechen weitestgehend denen, die bereits im Zusammenhang mit der beschriebenen Buchse für einen Steckverbinder erläutert wurden. Bezüglich des Stifts wird daher auf diese Erläuterungen verwiesen und auf deren Wiederholung verzichtet.
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Die Einsteckspitze des Stifts kann im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung eine Kontur mit insbesondere vier, fünf oder sechs Abschnitten mit jeweils unterschiedlichen, konstanten, endlichen Krümmungsradien aufweisen. Allerdings ist der Stift nicht auf diese Anzahlen beschränkt. So sind auch sieben oder mehr Abschnitte mit jeweils unterschiedlichen, konstanten, endlichen Krümmungsradien möglich. Je größer der Stift dimensioniert ist bzw. je größer der Durchmesser des Stifts ist, desto mehr Abschnitte mit verschiedenen Krümmungsradien können vorgesehen werden.
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Die unterschiedlichen Krümmungsradien der verschiedenen Abschnitte der Einsteckspitze können im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung tangential ineinander übergehen.
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Die unterschiedlichen Krümmungsradien der verschiedenen Abschnitte der Einsteckspitze können längs entlang der Einsteckrichtung stetig kleiner werden. Andererseits ist es auch möglich, dass die Krümmungsradien der Einsteckspitze keine solche stetige Entwicklung aufweisen. So kann beispielsweise einem Abschnitt mit einem bestimmten Krümmungsradius zunächst ein Abschnitt mit einem größeren und daraufhin ein Abschnitt mit einem kleineren Krümmungsradius folgen und umgekehrt.
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Um beispielsweise einen möglichst kurzen Einsteckweg zu erzielen, kann der Stift an der Einsteckspitze einen flachen Endabschnitt aufweisen. Ein solcher flacher Endabschnitt der Einsteckspitze des Stifts kann sich in einer Ebene erstrecken, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse des Stifts verläuft. Die Mittelachse des Stifts kann sich parallel zur Einsteckrichtung erstrecken.
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Der Stift kann zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch um seine Mittelachse sein. Ferner kann der Stift auch als Flachkontakt ausgebildet sein.
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Weiterhin kann der Stift zumindest teilweise aus Metall bestehen. Das Metall kann zudem vernickelt, verzinnt, versilbert oder vergoldet sein, um eine korrosionsbeständige Oberfläche zu erhalten. Der Stift kann auch zumindest teilweise aus anderen Materialien, wie insbesondere Kunststoff, bestehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steckverbinder bereitgestellt, der eine Buchse gemäß einer beliebigen der beschriebenen Ausführungsformen und einen Stift gemäß einer beliebigen der beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Sowohl die Buchse als auch der Stift können hierbei auch einer beliebigen Kombination von hierin beschriebenen Ausführungsformen und Aspekten entsprechen.
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Ferner ist es bei dem Steckverbinder einerseits möglich, dass die Einsteckspitze des Stifts sowie die Aufnahmeöffnung der Buchse dieselbe Anzahl von Abschnitten mit unterschiedlichen, konstanten, endlichen Krümmungsradien aufweisen. Andererseits ist es auch möglich, dass die Aufnahmeöffnung und die Einsteckspitze im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung Konturen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Abschnitten mit jeweils unterschiedlichen, konstanten, endlichen Krümmungsradien aufweisen. Insbesondere kann entweder die Einsteckspitze ein oder zwei Abschnitte mit jeweils unterschiedlichen, konstanten, endlichen Krümmungsradien mehr oder weniger aufweisen als die Aufnahmeöffnung. Ferner kann die jeweilig entgegengesetzte Aufnahmeöffnung oder Einsteckspitze im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung auch gänzlich andere Geometrien aufweisen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden. Es zeigen:
- 1A den Querschnitt einer Buchse eines Steckverbinders aus dem Stand der Technik;
- 1B eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A' aus 1A;
- 2A den Querschnitt einer Buchse eines Steckverbinders;
- 2B eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A aus 2A;
- 3A eine seitliche Ansicht eines Stiftes eines Steckverbinders; und
- 3B eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts B aus 3A.
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1A zeigt in einer schematischen Darstellung eine Buchse 2' eines Steckverbinders aus dem Stand der Technik im Querschnitt. 1B zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A' aus 1A.
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Die Buchse 2' umfasst mehrere Federzungen 20', welche zusammen eine Aufnahmeöffnung 24' für einen in den 1A und 1B nicht dargestellten Stift bilden. Im Fall der Buchse 2' aus 1A wird die Aufnahmeöffnung 24' durch vorliegend sechs Federzungen 20' gebildet, von denen im in der 1A dargestellten Querschnitt zwei Federzungen 20' ganz und zwei Federzungen 20' mittig entlang einer Einsteckrichtung E aufgeschnitten dargestellt sind. Quer zur Einsteckrichtung E sind die Federzungen 20' voneinander beabstandet. Durch die Anordnung der Federzungen 20' hat die Aufnahmeöffnung 24' eine näherungsweise zylindrische Form.
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Ein der Buchse 2' entsprechender, hier nicht dargestellter Stift ist in Einsteckrichtung E in eine Aufnahmeöffnung 22' der Buchse 2' einzustecken. Im eingesteckten Zustand wird der Stift von der Aufnahmeöffnung 24' der Buchse 2' zumindest teilweise aufgenommen, sodass eine Kontaktierung zwischen Stift und Buchse 2' erfolgt. Unter Kontaktierung kann hierbei sowohl eine elektrische Kontaktierung als auch eine optische Kontaktierung (d.h. Verbindung) zu verstehen sein. Somit können, je nach genauer Ausgestaltung des Steckverbinders, durch den Steckverbinder elektrische Schaltkreise und/oder optische Signalverbindungen geschlossen werden.
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Jede der Federzungen 20' weist an der der Aufnahmeöffnung 24' zugewandten Seite eine Kontur auf, welche abschnittsweise durch einen entlang der Einsteckrichtung E erstreckten, geraden Abschnitt 21' beschrieben wird, an den im vorderen Bereich 22' der Aufnahmeöffnung 24' ein schräg zur Einsteckrichtung E verlaufender Abschnitt 22a`, d.h. eine Fase, anschließt. Dadurch ergibt sich im Bereich der geraden Abschnitte 22a` der Federzungen 20' eine näherungsweise konische Form des vorderen Bereichs 22' der Aufnahmeöffnung 24'. Ein gekrümmter Abschnitt 22b' der Federzungen 20', der eine Krümmung mit einem endlichen Radius aufweist, dient hierbei als Übergang zwischen den anderen beiden Abschnitten 22a' und 21' der Kontur der Federzungen 20'.
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Die in 1A gezeigte Buchse 2' weist ferner einen Rastabschnitt 23' auf. Dieser ist durch eine Vertiefung an der Außenseite 25' der Federzungen 20' gebildet. Diese Vertiefung dient der Positionierung einer Überfeder, die die Kontaktkraft auf den Stift erhöht.
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Ein der Buchse 2' zugeordneter Stift kann entsprechend der Buchse 2' mit einer Fase oder einem Abschnitt mit einem großen Krümmungsradius und einem zweiten Abschnitt mit einem kleinen Krümmungsradius ausgeführt sein. Letzterer Abschnitt mit kleinem Krümmungsradius kann dabei der Vermeidung eines spitzen vorderen Endes der Einsteckspitze dienen.
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2A zeigt in einer schematischen Darstellung eine Buchse 2 eines Steckverbinders 1 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2B zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A aus 2A.
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Ähnlich der bekannten Buchse 2' aus 1A umfasst die in 2A dargestellte Buchse 2 mehrere Federzungen 20, welche zusammen eine Aufnahmeöffnung 24 für einen in den 2A und 2B nicht dargestellten Stift 3 bilden. Im Fall der Buchse 2 aus 2A, wird die Aufnahmeöffnung 24 durch vorliegend acht Federzungen 20 gebildet, von denen in dem in 2A dargestellten Querschnitt drei Federzungen 20 ganz und zwei Federzungen 20 mittig entlang der Einsteckrichtung E aufgeschnitten dargestellt sind. Quer zur Einsteckrichtung E sind die Federzungen 20 voneinander beabstandet.
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Durch die Anordnung der Federzungen 20 hat die Aufnahmeöffnung 24 eine näherungsweise zylindrische Form. Möglich ist aber auch eine andere Anordnung der Federzungen 20, sodass sich beispielsweise eine im Querschnitt mehrkantige, z.B. vierkantige Aufnahmeöffnung 24 ergibt.
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Die einzelnen Federzungen 20 sind an einer Basis 26 der Buchse 2 angeordnet und erstrecken sich von dort im Wesentlichen entgegen der Einsteckrichtung E. Die Länge der Aufnahmeöffnung 24 in Einsteckrichtung E ist von der Länge der Federzungen 20 bestimmt. Auf der der Basis 26 gegenüberliegenden Seite der Buchse 2 bilden die Enden der Federzungen 20 einen vorderen Bereich 22 der Aufnahmeöffnung 24.
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Ein entsprechender Stift 3 ist in die Buchse 2 durch den vorderen Bereich 22 der Aufnahmeöffnung 24 hindurch in die Aufnahmeöffnung 24 einsteckbar. Im eingesteckten Zustand ist der Stift 3 von der Aufnahmeöffnung 24 der Buchse 2 zumindest teilweise aufgenommen.
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Jede der Federzungen 20 weist an der der Aufnahmeöffnung 24 zugewandten Seite eine Kontur auf, welche im Bereich der Aufnahmeöffnung 24 durch einen im Wesentlichen geraden Abschnitt 21 und im vorderen Bereich 22 der Aufnahmeöffnung 24 durch mehrere - vorliegend beispielsweise sechs - gekrümmte Abschnitte 22a bis 22f gebildet wird.
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Die gekrümmten Abschnitte 22a bis 22f der Federzungen 20 der Buchse 2 bilden eine in Einsteckrichtung E in seinem Durchmesser sich verjüngenden vordere Bereich 22 der Aufnahmeöffnung 24. Im Querschnitt entsprechend der 2A und 2B längs entlang der Einsteckrichtung E weisen die gekrümmten Abschnitte 22a bis 22f jeweils unterschiedliche, konstante, endliche Krümmungsradien auf. Hierbei weist der äußerste Abschnitt 22a den kleinsten Krümmungsradius auf, der nächste Abschnitt 22b weist einen etwas größeren und der letzte bzw. innerste Abschnitt 22f den größten Krümmungsradius auf. Der an den Abschnitt 22f anschließende Abschnitt 21 ist gerade und weist somit theoretisch einen unendlichen Krümmungsradius auf.
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Die Abschnitte 22a bis 22f mit jeweils unterschiedlichen, konstanten endlichen Krümmungsradien grenzen im Ausführungsbeispiel gemäß 2A und 2B derart aneinander an, dass die Abschnitte 22a bis 22f tangential ineinander übergehen. Durch eine derartige Formgebung kann ein erhöhter Verschleiß an den Stellen der Übergänge der Krümmungsradien vermindert werden.
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Die Federzungen 20 können derart angeordnet sein, dass sie - quer zur Einsteckrichtung E betrachtet - eine runde Öffnung bilden, so wie in den 2A und 2B gezeigt. Alternativ können sie auch derart angeordnet sein, dass sie eine ovale, rechteckige, quadratische oder beliebig anders geformte Öffnung bilden. Hierzu können auch die einzelnen Federzungen 20 in einer Ebene orthogonal zur Einsteckrichtung gerade oder gebogen sein, um optimal an die entsprechende Form des einzusteckenden Stifts 3 des Steckverbinders 1 angepasst zu sein.
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Die grundsätzliche Gestaltung des vorderen Bereichs 22 der Aufnahmeöffnung 24 im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung E ist hiervon jedoch unabhängig.
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Die Buchse 2 weist ferner einen Rastabschnitt 23 auf. Dieser kann wie bei der Buchse 2' aus 1A durch eine Vertiefung an der Außenseite 25 der Federzungen 20 gebildet sein.
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3A zeigt eine seitliche Ansicht eines Stiftes 3 des Steckverbinders 1. Der Stift 3 weist einen im Wesentlichen geraden Abschnitt 30 auf, welcher im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung E eine Kontur aufweist, die einer im Wesentlichen geraden Linie entspricht. Ein vorderes Ende des Stifts 3 des Steckverbinders 1 wird durch eine Einsteckspitze 31 gebildet. Der Ausschnitt B des Bereichs der Einsteckspitze 31 des Stifts 3 ist in 3B vergrößert dargestellt.
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Der in 3A dargestellte Stift 3 weist eine Mittelachse 34 auf, um die er rotationssymmetrisch ist. In dem geraden Abschnitt 30 verläuft die Kontur des Stiftes im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 34 des Stiftes 3. Der Stift 3 ist in diesem Abschnitt somit im Wesentlichen zylinderförmig. Hierdurch ist der Stift 3 der entsprechenden Buchse 2 aus den 2A und 2B angepasst, welche eine im Wesentlichen zylinderförmige Aufnahmeöffnung 24 zur Aufnahme des Stifts 3 umfasst. Diese Ausführung ist jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen. So ist es gleichermaßen möglich, für die Aufnahmeöffnung 24 und den Stift 3 eine im Querschnitt kantige, z.B. vierkantige Form vorzusehen.
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Die Einsteckspitze 31 des Stifts 3 wird - entsprechend der anhand der 2A und 2B beschriebenen Buchse 2 - durch vorliegend sechs gekrümmte Abschnitte 31a bis 31f gebildet. Hierbei weist jeder der Abschnitte 31a bis 31f im Längsschnitt längs entlang der Einsteckrichtung einen konstanten Krümmungsradius auf.
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Entsprechend den Abschnitten 22a bis 22f der Buchse 2 grenzen auch die Abschnitte 31a bis 31f im Ausführungsbeispiel aus den 3A und 3B derart aneinander an, dass die Abschnitte 31a bis 31f jeweils tangential ineinander übergehen. Durch eine derartige Formgebung kann ein Verschleiß an den Stellen der Übergänge der Krümmungsradien vermindert werden.
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Die Einsteckspitze 31 umfasst einen flachen Endabschnitt 32, welcher durch eine zur Mittelachse 34 des Stifts 3 rechtwinklige Ebene definiert wird. Es ist allerdings auch möglich, anstelle des flachen Endabschnitts 32 einen weiteren gekrümmten Abschnitt vorzusehen, welcher dann einen abgerundeten Endabschnitt der Einsteckspitze 31 bilden würde.
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An die Einsteckspitze 31 schließt sich ein Kontakt-/Zentrierstift 33 an. Dieser dient dazu, den Stift beim Einstecken in die Buchse zu zentrieren. Ferner kann ein solcher Kontakt- bzw. Zentrierstift 33 eine Kontaktfläche zum Herstellen eines elektrischen und/oder optischen Kontakts zur Buchse aufweisen.
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Der Stift 3 ist in die Buchse 2 durch den vorderen Bereich 22 der Aufnahmeöffnung 24 hindurch in die Aufnahmeöffnung 24 einsteckbar. Im eingesteckten Zustand ist der Stift 3 von der Aufnahmeöffnung 24 der Buchse 2 zumindest teilweise aufgenommen. Je nach konkreter Ausgestaltung des Steckverbinders 1 können durch den Steckverbinder 1 elektrische Schaltkreise und/oder optische Signalverbindungen geschlossen werden. Zu elektrischen Schaltkreisen zählen dabei sowohl Schaltkreise mit niedrigen Strömen und/oder Spannungen, z.B. zur Signalübertragung, als auch Schaltkreise mit hohen Strömen und/oder Spannungen, z.B. zur Energieübertragung. Der Steckverbinder 1 kann insbesondere zum Laden und Entladen von Akkumulatoren von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Unter hohen Strömen sind Ströme von beispielsweise bis zu 400 A zu verstehen.
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Durch die Form der Einsteckspitze 31 und der Aufnahmeöffnung 24 ergibt sich für den Einsteckvorgang des Stifts 3 in die Buchse 2 im Vergleich zu bekannten Steckverbindern ein kürzerer Einsteckweg und/oder eine niedrigere Einsteckkraft bzw. Abziehkraft. Die Einsteck- bzw. Abziehkraft kann mit dem zurückgelegten Einsteckweg variieren. Eine solche Variation kann durch die beschriebene Form der Einsteckspitze 31 und der Aufnahmeöffnung 24 gegenüber den bekannten Steckverbindern trotz gleicher oder geringerer Einstecktiefe vermindert werden.
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Wenn der Stift 3 in die Buchse 2 eingesteckt wird, kontaktiert die Einsteckspitze 31 die Aufnahmeöffnung 24. Die Federzungen 20 können in einer Ausgangslage bei nicht eingestecktem Stift 3 leicht nach innen, d.h. in Richtung der Aufnahmeöffnung 24, geneigt sein, wodurch sich zumindest im vorderen Bereich 22 der Aufnahmeöffnung 24 ein Innendurchmesser ergibt, der kleiner ist als der Außendurchmesser des einzusteckenden Stifts 3. Während des Einsteckens des Stifts 3 in die Aufnahmeöffnung 24 der Buchse 2 können die Federzungen 20 dann federnd nach außen zurückweichen und auf diese Weise unter federelastischer Verspannung in Anlage mit dem Stift 3 gelangen. Die Federzungen 20 können im eingesteckten Zustand somit einen Druck auf den Stift 3 ausüben und für einen spielfreien Sitz und/oder eine sichere Kontaktierung sorgen.
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Sowohl der Stift 3 als auch die Buchse 2 können beispielsweise aus zumindest einem Metall hergestellt sein. Das Metall kann ferner beschichtet sein, beispielsweise kann es vernickelt, verzinnt, versilbert oder vergoldet sein. Der Stift 3 und die Buchse 2 können jeweils einteilig oder auch aus mehreren Teilen aufgebaut ausgeführt sein. Der Stift 3 sowie die Buchse 2 können auch zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigt sein und weitere Teile umfassen, die nicht in den 2A, 2B, 3A und 3B dargestellt sind.
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Mehrere Steckverbinder 1, beispielsweise zwei, drei oder mehr Steckverbinder, können an einer Vorrichtung vorgesehen werden. Hierdurch können beispielsweise bei Gleichstrom- oder Wechselstromanwendungen ein positiver und ein negativer Pol bzw. eine Phase und ein Nullleiter sowie ein Erdleiter oder Schutzleiter durch jeweils einen Steckverbinder 1 verbunden werden. Ferner können Steckverbinder 1 auch in Datenkabeln zur Datenübertragung eingesetzt werden. Für derartige und beliebige andere Anwendungen können die Steckverbinder 1 entsprechend groß oder klein ausgeführt werden.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen verwirklichen.
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So kann eine Aufnahmeöffnung 24 beispielsweise auch bereits durch zwei beabstandete und diametral gegenüberliegende Federzungen 20 gebildet werden, wobei der Zwischenraum zwischen den Federzungen 20 die Aufnahmeöffnung 24 definiert.
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Ferner können die Kontur der Aufnahmeöffnung 24 und die Kontur der Einsteckspitze 31 auch durch mehr oder weniger als sechs Abschnitte 22a bis 22f bzw. 31a bis 31f gebildet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbinder
- 2, 2'
- Buchse
- 20, 20'
- Federzunge
- 21, 21'
- gerader Abschnitt
- 22, 22'
- vorderer Bereich der Aufnahmeöffnung
- 22a', 22b`
- Abschnitt der Aufnahmeöffnung
- 22a bis 22f
- Abschnitt der Aufnahmeöffnung
- 23, 23'
- Rastabschnitt
- 24, 24'
- Aufnahmeöffnung
- 25, 25'
- Außenseite
- 26
- Basis
- 3
- Stift
- 30
- gerader Abschnitt
- 31
- Einsteckspitze
- 31a bis 31f
- Abschnitt der Einsteckspitze
- 32
- flacher Endabschnitt
- 33
- Kontakt-/Zentrierstift
- 34
- Mittelachse
- A, A'
- Bereich der Aufnahmeöffnung
- B
- Bereich der Einsteckspitze
- E
- Einsteckrichtung
