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WO2003094299A1 - Steckverbindung mit zusätzlicher kontakteinrichtung, insbesondere zur datenübertragung - Google Patents

Steckverbindung mit zusätzlicher kontakteinrichtung, insbesondere zur datenübertragung Download PDF

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WO2003094299A1
WO2003094299A1 PCT/DE2003/000214 DE0300214W WO03094299A1 WO 2003094299 A1 WO2003094299 A1 WO 2003094299A1 DE 0300214 W DE0300214 W DE 0300214W WO 03094299 A1 WO03094299 A1 WO 03094299A1
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contact
plug
connector
guide elements
currents
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/000214
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English (en)
French (fr)
Inventor
Udo Schaich
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/64—Means for preventing incorrect coupling
    • H01R13/642—Means for preventing incorrect coupling by position or shape of contact members
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/53—Bases or cases for heavy duty; Bases or cases for high voltage with means for preventing corona or arcing

Definitions

  • the invention relates to a plug connection, consisting of a connector and a mating connector, the connector and the mating connector each having a housing in which contact elements are provided for establishing an electrical connection and for conducting high currents and voltages, and on the housing in each case Guide elements are provided which are designed for exact guidance of the connector into the mating connector.
  • a plug and a corresponding mating plug are required to produce an electrical plug connection, one of the two plug devices having contact elements which can be inserted into socket-like recesses in the mating plug.
  • the above plug connections serve to transmit currents or voltages.
  • the so-called knife part of the plug is designed such that the contacts of the knife part are surrounded by a housing into which the socket part of the mating plug can be inserted.
  • guide elements are provided on both the connector and the mating connector, which only permit insertion in a defined direction. If the connector is inserted into the mating connector in a different direction, contact establishment is not possible.
  • a preferred embodiment of these guide elements is that lugs are provided on a connector part, which engage in recesses on the mating connector side. These lugs are preferably arranged directly in the housing of the plug or mating plug and are designed as an integral part.
  • Plug connections of the above type are used in particular for transmitting currents and voltages. They are designed in such a way that they are designed either for high currents, high voltages (high-voltage range), for normal currents, normal voltages, or for low currents, low voltages (low-voltage range). High voltages are in the range of approx. 200 V and peak currents b s approx. 50 A. Small voltages are in the range between 5 and 12 V and are particularly suitable for power supply or control of processors, RAM, EPROM etc., for example.
  • the object of the invention is to reduce the number of plug connections. Advantages of the invention
  • One of the essential advantages of the invention is that both voltages and currents in the high range can be coupled with voltages and currents in the low range in a very simple manner without special redesign of the plug connections by means of a single electrical plug connection.
  • the guide elements which are necessary for inserting a connector into a mating connector in a direction-specific manner, are designed as contact elements.
  • the locking lug and locking grooves thus have contact elements which are brought together via corresponding electrical lines, preferably with the main sheathing of the remaining channels 5, which are connected to the wide contact elements.
  • the contact elements can be easily inserted into injection molds and have biting edges that allow the molded plastic to connect to the corresponding contact elements in a positive and non-positive manner.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a plug with contact rails according to the invention (socket part); 2 shows a perspective view on contact rails of a mating connector (knife part) shown in dash-dot lines;
  • FIG. 3 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a possible configuration of a contact rail
  • FIG. 4 shows a perspective view of a further exemplary embodiment of a contact rail
  • FIG. 5 shows a perspective view of a third exemplary embodiment of a contact rail
  • Fig. 6 is a schematic representation of a rigid configuration of a contact rail (socket and knife part); ' '
  • FIG. 7 shows a schematic view of a contact rail (socket part-knife part) of L-shaped cross section
  • FIG. 8 shows a schematic view of a contact rail (socket part-knife part) designed as a rail;
  • Fig. 9 is a schematic view of a contact rail which is designed as a resilient rail or bar (socket part-knife part);
  • FIG. 10 shows a schematic view of a combination of a rigid contact rail with a resiliently designed contact rail in the form of an L-shaped cross section (socket part-knife part);
  • FIG. 11 shows a schematic view of a contact rail (socket part-knife part) designed as a combination of a contact rail with resilient contact elements;
  • Fig. 12 is a schematic representation of a cross section of a cable guide to one of the connectors according to the invention. Description of the embodiments
  • the socket part 2 of an electrical connector 1 comprises a housing 3 and contact elements 4 arranged in the housing 3, which are provided for receiving contacts 6 shown in a knife part 5 in FIG. 2. Furthermore, in the area of the socket part 2 on the housing 3 guide elements 7 are provided which can be inserted into recesses 8, as shown in FIG. 2 in the knife part 5.
  • the guide elements 7 are designed as contact rails 9, which are then in the assembled state, i.e. after establishing the electrical connector, interact with contact rails 10 in the area of the mating connector 5.
  • contact members 4 and contacts 6 It is provided in the contact members 4 and contacts 6 to be used for the high voltage range and the novel contact rails 9 of the female part 2 and the contact rails 10 of the blade member 5 for use 'to pass in the low voltage range corresponding currents.
  • contact rails 9 are shown for the designs on a socket part 2. These consist of a contact surface 9a, a contact plane 9b which is connected to an electrical cable 9c, and an area which is provided for the contact rail 9 to be held within the plastic.
  • a bite edge 9d is shown in FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 4 shows a contact rail 9 which is L-shaped in cross section. It also has a contact plane 9b which is connected to an electrical one Cable 9c is connected. Furthermore, two areas are provided which are designed with corresponding bite edges 9d.
  • FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of a contact rail 10 with a U-shaped cross section for a knife part 5.
  • This contact rail 10 has a contact surface 10a and additionally has a contact plane 10b, which is connected to an electrical cable 10c.
  • the electrical cable 10c is guided through a hole 10e onto the contact plane 9b.
  • a biting edge 10d in the form of a surface is provided on the side wall of the contact rail 10 which is U-shaped in cross section, the surface itself indicating a corresponding corrugation.
  • the electrical cables 9c / 10c are either glued, welded or soldered to the contact plane 9b / 10b.
  • the contact rail 9 of the socket part 2 is L-shaped in cross section and cooperates accordingly with a contact rail of a knife part 5 ' .
  • FIG. 8 Another embodiment of an embodiment of a contact rail 9/10 is shown in FIG. 8.
  • the contact rail 9 arranged in the socket part 2 has a pin-like design 14 which is surrounded by cheek-like designs of the contact rail 10 of the knife part 5 and thus produces electrical contact in this way.
  • the contact rail 9 of the socket part 2 is resiliently mounted and designed to be movable in the direction of an arrow or its counter-arrow 15. This has the advantage that, despite thermal differences that may occur, which lead to different expansions between the plug and mating connector, an electrical contact connection to the contact rails 10 in the knife part 5 always remains.
  • FIG. 10 A reverse configuration is shown in Fig. 10.
  • the contact rail 10 is resiliently mounted in the knife part 5.
  • FIG. 11 Another alternative embodiment for resilient mounting is shown in Fig. 11.
  • the contact rail 10 is biased into the knife part 5 and has a cavity towards the knife part 5.
  • the contact rail 10 is movable in the direction of an arrow 16 or its opposite arrow.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung, bestehend aus einem Stecker und einem Gegenstecker, wobei Stecker und Gegenstecker jeweils ein Gehäuse aufweisen, in dem Kontaktelemente zur Herstellung der elektrischen Steckverbindung und zur Leitung von hohen Strömen und Spannungen vorgesehen sind und an dem Gehäuse zur exakten Führung des Steckers jeweils Führungselemente vorgesehen sind. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die Führungselemente als elektrische Kontaktelemente (9, 10) ausgebildet sind. Dabei werden die hier eingesetzten Kontaktelemente (9, 10) dazu verwendet, beispielsweise Datenströme als Ströme im Niedervoltbereich weiterzuleiten.

Description

Steckverbindung mit zusätzlicher Kontakteinrichtung, insbesondere zur Datenübertragung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbindung, bestehend aus einem Stecker und einem Gegenstecker, wobei der Stecker und der Gegenstecker jeweils ein Gehäuse aufweisen, in dem Kontaktelemente zur Herstellung einer elektrischen Verbindung und zur Leitung von hohen Strömen und Spannungen vorgesehen sind und an dem Gehäuse jeweils Führungselemente vorgesehen sind, die zur exakten Führung des Steckers in den Gegenstecker ausgebildet sind.
Stand der Technik
Zur Herstellung einer elektrischen Steckverbindung werden ein Stecker und ein entsprechender Gegenstecker benötigt, wobei einer der beider Steckeinrichtungen Kontaktelemente aufweist, die in buchsenartige Ausnehmungen des Gegensteckers einführbar sind. In der Regel dienen die vorstehenden Steckverbindungen dazu, Ströme bzw. Spannungen zu übertragen.
Insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik ist vorgesehen, das sogenannte Messerteil des Steckers derart auszubilden, dass die Kontakte des Messerteils von einem Gehäuse umgeben sind, in die das Buchsenteil des Gegensteckers einführbar ist. Um eine entsprechende vorgesehene Polung bzw. Zuordnung der Kontaktelemente zu den Gegensteckefn zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass Fuhrungselemente sowohl am Stecker als auch am Gegenstecker vorgesehen sind, die das Einstecken ausschliesslich in eine definierte Richtung zulassen. Wird der Stecker in einer anderen Richtung m den Gegenstecker eingeführt, so ist eine Kontaktherstellung nicht mog- lieh.
Eine bevorzugte Ausführung dieser Fuhrungselemente besteht darin, dass an einem Steckerteil Nasen vorgesehen sind, die in Ausnehmungen auf Seiten des Gegensteckers eingreifen. Diese Nasen sind vorzugsweise unmittelbar im Gehäuse des Steckers bzw. Gegensteckers angeordnet und als emstucki- ges Teil ausgebildet.
Steckverbindungen der vorstehenden Art werden insbesondere dafür eingesetzt, Strome und Spannungen zu bertragen. Sie sind derart ausgelegt, dass sie entweder für hohe Strome hohe Spannungen (Hochvoltbereich) , für normale Strome normale Spannungen oder für niedrige Strome niedrige Spannungen (Niedervoltbereich) ausgelegt sind. Hohe Spannungen liegen im Bereich von ca. 200 V und Spitzenstrome b s ca. 50 A. Kleine Spannungen liegen im Bereich zwischen 5 und 12 V und sind insbesondere zur Stromver- sorgung oder Ansteuerung von beispielsweise Prozessoren, RAM, EPROM etc. geeigner..
Nachteile des Standes der Technik
Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich ist es notwendig, zum einen Steuerströme zu übertragen, die dafür vorgesehen sind, die Funktionen der einzelnen Gerate zu gewährleisten. Diese sind in der Regel im Hochvoltbereich angesiedelt. Auf der anderen Seite ist es notwendig, Strome insbesondere im Niedervoltbereich zu übertragen, die dafür vorgesehen sind, Messdaten, die von Sonden beispielsweise im Motorenraum bereitgestellt werden, an ein Motor anagement-Steuergerat zu übertragen. Damit ist es notwendig, Steckverbindungen für unterschiedliche Spannungen bzw. Strome zu erstellen, so dass eine Vielzahl von Steckverbindungen notwendig sind.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Anzahl der Steckverbindungen zu reduzieren. Vorteile der Erfindung
Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht darin, dass auf 5 sehr einfache Art und Weise ohne besondere Umgestaltung der Steckverbindungen mittels einer einzigen elektrischen Steckverbindung sowohl Spannungen bzw. Ströme im hohen Bereich mit Spannungen bzw. Strömen im niedrigen Bereich koppelbar sind.
0 Hierzu ist vorteilhafterweise vorgesehen, die Führungselemente, die dazu notwendig sind, um einen Stecker in einen Gegenstecker richtungsgebunden einzuführen, als Kontaktelemente auszubilden. Insbesondere Rastnase und Rastnuten weisen damit Kontaktelemente auf, die über entsprechende elektrische Leitungen, vorzugsweise mit der Hauptummantelung der übrigen Ka- 5 bei, die mit den weiten Kontaktelementen verbunden sind, zusammengeführt werden.
Besondere Ausbildungen der Kontaktelemente sind darin zu sehen, dass diese federnd ausgebildet sind und somit eine jederzeit funktionsgerechte 0 elektrische Verbindung herstellen. Unterschiedliche Ausgestaltungen der entsprechenden Kontaktschienen für den Niedervoltbereich sind vorgesehen und dienen dazu, sich an die unterschiedlichen Gegebenheiten anzupassen.
Die Kontaktelemente lassen sich auf einfache Art und Weise in Spritzguss- 25 formen einfügen und weisen Beisskanten auf, die es erlauben, dass der umspritzte Kunststoff sich form- und kraftschlüssig mit den entsprechenden Kontaktelementen verbinden kann.
Weitere Vorteile der Ausgestaltung gehen aus der nachfolgenden Beschrei- 30 bungen und den Zeichnungen hervor.
Zeichnungen
Es zeigen:
Ja
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf einen Stecker mit erfindungs- gemässen Kontaktschienen (Buchsenteil) ; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf Kontaktschienen eines strichpunktiert dargestellten Gegensteckers (Messerteil) ;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer möglichen Ausgestaltung einer Kontaktschiene;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf ein weiteres Aus ührungsbei- spiel einer Kontaktschiene;'
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf ein drittes Ausführungsbei- spiel einer Kontaktschiene;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer starren Ausgestaltung einer Kontaktschiene (Buchsen- und Messerteil) ; ' '
Fig. 7 eine schematische Ansicht auf ein im Querschnitt L-förmig ausgestaltete Kontaktschiene (Buchsenteil-Messerteil) ;
Fig. 8 eine schematische Ansicht auf eine als Schiene ausgebildete Kontaktschiene (Buchsenteil-Messerteil) ;
Fig. 9 eine schematische Ansicht auf eine Kontaktschiene, die als federnde Schiene bzw. Leiste ausgebildet ist (Buchsenteil- Messerteil) ;
Fig. 10 eine schematische Ansicht auf eine Kombination einer starren Kontaktschiene mit einer als im Querschnitt L-förmig ausgebildeten federnd ausgestalteten Kontaktschiene (Buchsenteil- Messerteil) ;
Fig. 11 eine schematische Ansicht auf eine als Kombination einer Kontaktschiene mit federnden Kontaktelementen ausgebildeten Kontaktschiene (Buchsenteil-Messerteil ) ;
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer Kabelführung zu einem der erfindungsgemässen Stecker . Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist das Buchsenteil 2 einer elektrischen Steckverbindung 1 dargestellt. Das Buchsenteil 2 umfasst ein Gehäuse 3 und in dem Gehäuse 3 angeordnete Kontaktelemente 4, die zur Aufnahme von in einem Messerteil 5 in Fig. 2 dargestellten Kontakten 6 vorgesehen sind. Ferner sind im Bereich des Buchsenteils 2 an dem Gehäuse 3 Führungselemente 7 vorgesehen, die in Ausnehmungen 8, wie sie in Fig. 2 in dem Messerteil 5 dargestellt sind, einführbar sind.
Erfindungsgemass ist vorgesehen, zumindest ein Teil der Führungselemente 7 als Kontaktschienen 9 auszubilden, die dann im zusammengefügten Zustand, d.h. nach Herstellung der- elektrischen Steckverbindung, mit Kontaktschienen 10 im Bereich des Gegensteckers 5 zusammenwirken.
Dabei ist vorgesehen, die Kontaktelemente 4 bzw. Kontakte 6 für den Hochvoltbereich zu nutzen und die erfindungsgemässen Kontaktschienen 9 des Buchsenteils 2 bzw. die Kontaktschienen 10 des Messerteils 5 dafür zu 'nutzen, im Niedervoltbereich entsprechende Ströme weiterzuleiten.
Vorzugsweise ist vorgesehen, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, die elektrischen Kabel 11, die dem Niedervoltbereich zugeordnet sind, mit den abgeschirmten Kabeln 12 für den Hochvoltbereich zusammenzufassen und mit einer Hauptummantelung 13 zu versehen.
Für die Gestaltung der Kontaktschienen 9 des Buchsenteils 2 bzw. der Kontaktschienen 10 des Messerteils 5 können vielfältige Ausführungen, wie sie in den Fig. 3 bis 11 vorgesehen sind, gestaltet sein.
In Fig. 3 und 4 sind solche Kontaktschienen 9 für die Ausführungen an einem Buchsenteil 2 dargestellt. Diese bestehen aus einer Kontaktfläche 9a, einer Kontaktebene 9b, die mit einem elektrischen Kabel 9c verbunden ist, sowie einem Bereich, der dafür vorgesehen ist, dass die Kontaktschiene 9 innerhalb des Kunststoffs gehalten wird. Hierzu ist in Fig. 3 und 4 jeweils eine Ausführungsform einer Beisskante 9d dargestellt.
In Fig. 4 ist eine im Querschnitt L-förmige Kontaktschiene 9 dargestellt. Sie weist ebenfalls eine Kontaktebene 9b auf, die mit einem elektrischen Kabel 9c verbunden ist. Ferner sind zwei Bereiche vorgesehen, die mit entsprechenden Beisskanten 9d ausgestaltet sind.
In Fig. 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer im Querschnitt U- förmigen Kontaktschiene 10 für ein Messerteil 5 dargestellt. Diese Kontaktschiene 10 weist eine Kontaktfläche 10a auf und verfügt zusätzlich über eine Kontaktebene 10b, die mit einem elektrischen Kabel 10c konnek- tiert ist. Das elektrische Kabel 10c wird über eine Bohrung lOe auf die Kontaktebene 9b geführt.
Zusätzlich ist an der seitlichen Wandung der im Querschnitt ü-förmig ausgestalteten Kontaktschiene 10 eine Beisskante lOd in der Form einer Fläche vorgesehen, wobei die Fläche selbst eine entsprechende Riffelung ausweist.
Bei den in Fig. 3 bis Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die elektrischen Kabel 9c/10c entweder mit der Kontaktebene 9b/10b verklebt, verschweisst oder verlötet.
In den Fig. 6 bis Fig. 11 sind unterschiedliche Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Kontaktschienen 9 für Buchsenteile 2 und Kontaktschienen 10 für Messerteile 5 dargestellt.
In Fig. 6 sind die. Kontaktschienen 9 /10 starr ausgebildet. Im Quer- schnitt sind beide T-förmig ausgestaltet und fest in dem Gehäuse 3 des Buchsenteils 2 bzw. des Messerteils 5 eingebettet.
Bei einem weiteren in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kontaktschiene 9 des Buchsenteils 2 im Querschnitt L-förmig ausgestaltet, und wirkt mit einer Kontaktschiene eines Messerteils 5 ' entsprechend zusammen.
Eine weitere Ausführungsform einer Ausgestaltung einer Kontaktschiene 9/10 ist in Fig. 8 dargestellt. Die im Buchsenteil 2 angeordnete Kontakt- schiene 9 weist eine pinartige Ausbildung 14 auf, die von wangenartigen Ausbildungen der Kontaktschiene 10 des Messerteils 5 umgeben wird und somit auf diese Art und Weise eine elektrische Kontaktierung herstellt. In Fig. 9 ist die Kontaktschiene 9 des Buchsenteils 2 federnd eingelagert und in Richtung eines Pfeils bzw. dessen Gegenpfeil 15 beweglich ausgestaltet. Dies hat den Vorteil, dass trotz eventuell auftretender thermischer unterschiede, die zu unterschiedlichen Ausdehnungen zwischen Stekker und Gegenstecker führen, stets eine elektrische Kontaktverbindung zu den Kontaktschienen 10 im Messerteil 5 bestehen bleibt.
Eine umgekehrte Ausgestaltung ist in Fig. 10 dargestellt. Hierin ist die Kontaktschiene 10 im Messerteil 5 federnd gelagert.
Eine weitere alternative Ausführung zur federnden Lagerung ist in Fig. 11 dargestellt. Die Kontaktschiene 10 ist vorgespannt in das Messerteil 5 eingebracht und weist zum Messerteil 5 hin einen Hohlraum auf. Aufgrund
' dieses Hohlraums ist die Kontaktschiene 10 in Richtung eines Pfeils 16 bzw. dessen Gegenpfeil beweglich.
Für die Ausgestaltung der Kontaktschienen sind unterschiedliche Ausfüh- rungsfqrmen vorgesehen und alle weisen den Vorteil auf, „dass zusätzliche Steckverbindungen vermieden werden, die insbesondere für Verbindungen im Niedervoltbereich benötigt werden und auf einfache Art und Weise mit bisher bereits plazierten Steckern kombinierbar sind.

Claims

A N S P R U C H E
1. Steckverbindung, bestehend aus einem Stecker und einem Gegenstecker, wobei Stecker und Gegenstecker jeweils ein Gehäuse aufweisen, in dem Kontaktelemente zur Herstellung der elektrischen Steckverbindung und zur Leitung von hohen Strömen und Spannungen vorgesehen sind und an dem Gehäuse zur exakten Führung des Steckers jeweils Führungselemente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente als elektrische Kontaktelemente (9, 10) ausgebildet sind.
2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (9, 10) zur Leitung von geringen Strömungen und Spannungen vorgesehen sind.
3. Steckverbindungen nach mindestens einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (9, 10) als Rastnuten bzw. Rastnasen ausgebildet sind.
4. Steckverbindungen nach mindestens einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil eines Paars von Führungselementen (9, 10) federnd ausgebildet ist.
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