Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindungssystem umfassend ein erstes und ein zweites Steckerelement, die konzipiert sind, für die Herstellung einer elektrischen Verbindung beim Aufeinander-zu-Bewegen in einer Steckrichtung ineinanderzugreifen. Derartige Steckverbindungen sind bekannt zum Beispiel aus der DE 101 18280 Al. In dieser bekannten Steckverbindung gibt es einen Vorsprung, der in eine Ausnehmung eingreift, wobei in der Ausnehmung ein stiftförmiges Kontaktelement zentrisch angeordnet ist, das beim Herstellen der elektrischen Verbindung von einem U-förmigen zweiten Kontaktelement umgriffen wird, welches in einer zentrischen Vertiefung in dem Vorsprung angeordnet ist. Dieses Kontaktelement ist als Kontaktfeder ausgebildet und umgreift das erste Kontaktelement in der Ausnehmung, wobei sich die Kontaktfeder an den Innenwänden des Vorsprungs abstützt. Ein elektrisches Kontaktelement dieser Art hat den Nachteil, dass die Qualität des Kontakts zum einen von der Qualität des Federelements abhängig ist und dass sich die federelastischen Eigenschaften des Federelements über die Zeit insbesondere bei höheren Temperaturen verschlechtern können, wodurch der elektrische Kontakt des Steckverbindungssystems über die Zeit schlechter wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Steckverbindungssystem zu schaffen, das einen guten elektrischen Kontakt auch bei längerer Wiederholung und häufigem Öffnen und Wiederverbinden des Kontakts beibehält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Steckverbindungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung umfasst das erste Steckerelement wenigstens einen Vorsprung, der an einer ersten Seite wenigstens ein erstes elektrisches Kontaktelement und an einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite wenigstens ein zweites elektrisches Kontaktelement aufweist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Kontaktelement wenigstens ein federelastisches Element angeordnet ist. Die elektrischen Kontaktelemente können in gewohnter Weise als Kontaktbleche zum Beispiel aus verchromten Kontakten, Kupfer oder Gold oder einem anderen für elektrische Kontakte verwendeten Metall oder Metallhybrid ausgebildet sein. Die Kontaktelemente können selbstverständlich auch aus Federstahl bestehen, welches verchromt oder mit einem anderen für Kontakte verwendeten nicht korrosiven Metall beschichtet ist. Das erste und das zweite Kontaktelement liegen somit an zwei gegenüberliegenden Seiten an dem federelastischen Element an und begrenzen damit den Vorsprung auf zwei abgewandten Seiten.

Das zweite Steckerelement hat wenigstens eine Ausnehmung für die Aufnahme des Vorsprungs welche Ausnehmung ein erstes komplementäres Kontaktelement und ein zweites komplementäres Kontaktelement aufweist, die entsprechend mit dem ersten und zweiten Kontaktelement an dem Vorsprung des ersten Steckerelements bei Herstellung einer Verbindung Zusammenwirken. Der Abstand der beiden komplementären Kontaktelemente in der Ausnehmung ist derart bemessen, dass das erste und zweite Kontaktelement beim Einschieben des Vorsprungs in die Ausnehmung zum einen in Kontakt mit dem komplementären ersten und zweiten Kontaktelement kommen und dabei zum anderen gegen das federelastische Element ausgelenkt werden, wobei das federelastische Element eine voneinander weg gerichtete Kraft auf das erste und zweite Kontaktelement ausüben. Bei dem Herstellen einer Steckverbindung, d.h. beim Ineinanderstecken der beiden Steckerelemente würden somit das erste und das zweite Kontaktelement durch das komplementäre erste und zweite Kontaktelement gegen das federelastische Element gedrückt, das somit eine Kraft auf das erste und zweite Kontaktelement ausübt, welche diese gegen die daran anliegenden ersten und zweiten komplementären Kontaktelemente des zweiten Steckerelements drückt.

Das federelastische Element kann beispielsweise durch ein weichelastisches oder gummielastisches Polymermaterial gebildet sein oder auch durch eine mit einem Gas gefüllte geschlossene Kammer oder durch eine sich zwischen den beiden Kontaktelementen erstreckende Feder, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder, welche beim Auslenken des ersten und zweiten Kontaktelements gegen diese drückt und versucht, diese in ihre ursprüngliche Lage zurückzudrücken. Das federelastische Element kann optimiert werden allein hinsichtlich seiner federelastischen Eigenschaften und muss selber nicht noch elektrische Kontakteigenschaften aufweisen, wie dies bei dem oben genannten Stand der Technik der Fall ist. Es kann somit das federelastische Element derart ausgebildet werden, dass es langlebig ist und den elektrischen Kontakt auch bei einer Erwärmung der Steckverbindung sicher aufrechterhält.

Hierbei wirkt der physikalische Effekt unterstützend, dass bei einer Erwärmung des Steckerkontakts sich das federelastische Element, insbesondere wenn es aus einem weich- oder gummielastischen Polymer gebildet ist, in der Regel ausdehnt und damit den Druck gegen das erste und zweite Kontaktelement erhöht, wodurch diese stärker gegen die komplementären ersten und zweiten Kontaktelemente des zweiten Steckerelements gedrückt werden. Die durch das federelastische Element verursachte Kraft zwischen den zusammenwirkenden Kontaktelementen wird somit bei höherer Temperatur größer, womit auch der elektrische Kontakt insgesamt bei erhöhten Temperaturen eher besser als schlechter wird.

Durch die Erfindung wird somit eine toleranzausgleichende Erzeugung der für den Zweck passend definierten Kontakt-Presskraft in der Steckverbindung geschaffen. Im Unterscheid zum Stand der Technik bei Flachkontakt-Systemen erfolgt bei der Erfindung die Kraftaufbringung nicht durch eine Anordnung, bei der die definierte Kraft durch elastische Strukturen von außen auf beiden Seiten eines vergleichsweise harten Flachkontaktes erfolgt, sondern durch eine elastische Ausprägung des „Flachkontaktes" selber. Daher ist vorteilhaftweise der Vorsprung flach ausgebildet, d.h. hat eine Dicke zwischen den beiden Kontaktelementen, die wesentlich geringer ist als seine Breite. Auf diese Weise wird ein Flachstecker geschaffen. Das Verhältnis Dicke/Breite ist vorzugsweise geringer als 1:3, vorzugsweise geringer als 1:4, und optimaler Weise geringer als 1:5.

Die Erfindung schafft somit eine Steckverbindung, die auf beiden Seiten berührgeschützt ausgeführt werden kann und trotzdem die Möglichkeit bietet, auf beiden Seiten zwischen den Kontakten „durchkehren" zu können, weil keine einzelnen Kammern um die jeweiligen Kontakte nötig sind.

Der erfindungsgemäße Stecker ermöglicht auf einfache Weise Vor- und Nacheilungen, erlaubt bei entsprechender Ausführung ohne Modifikation des Steckkontaktbereiches verschiedene Steckrichtungen, weist eine hohe Kontaktdichte aufweist und stellt eine hohe Strombelastbarkeit zur Verfügung. Zudem ist die Steckverbindung günstig herstellbar.

Das erste und zweite Kontaktelement können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Es könnten zum Beispiel nebeneinander vier streifenförmige erste und zweite Kontaktelemente ausgebildet sein, die dann mit den entsprechenden komplementären vier Kontaktelementen vier separate Verbindungen ergeben. Man kann somit allein durch einen Vorsprung und eine Ausnehmung bereits eine Vielzahl separater Signal/Stromleitungen verbinden und trennen.

Zudem ist es möglich, dass das elektrische erste und zweite Kontaktelement aus gabelartigen getrennten Kontaktelementteilen besteht, die sich parallel zur Steckrichtung erstrecken. Beim Zusammenwirken mit den entsprechend komplementären Kontaktelementen werden somit für einen einzigen elektrischen Kontakt mehrere Kontaktpunkte zwischen dem elektrischen Kontaktelement und den entsprechenden komplementären Kontaktelementen geschaffen, was die Fläche des Kontakts zwischen dem elektrischen Kontaktelement und dem zugehörigen komplementären Kontaktelement erhöht und damit die Fläche, über die der Strom zwischen den zusammenwirkenden Kontaktelementen fließt. Eine derartige Kontaktkonfiguration ist somit für höhere elektrische Ströme gut geeignet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat auch das erste Steckerelement wenigstens eine neben dem Vorsprung angeordnete Ausnehmung, wobei der Vorsprung eine Seitenwand der Ausnehmung bildet, wobei in den sich gegenüberliegenden Seitenwänden der Ausnehmung des ersten Steckerelements erste und zweite Kontaktelemente angeordnet sind.

Auch das zweite Steckerelement hat vorzugsweise wenigstens einen Vorsprung neben seiner Ausnehmung, wobei der Vorsprung eine Seitenwand der Ausnehmung bildet und wobei auf den einander abgewandten Seiten des Vorsprungs komplementäre erste und zweite Kontaktelemente angeordnet sind.

Es können somit beide Steckerelemente eine Abfolge von nebeneinander angeordneten Vorsprüngen und Ausnehmungen enthalten, so dass eine Art Multilayer-Kontakt geschaffen wird. Dies ermöglicht es, eine Vielzahl von elektrischen Leitungen durch die Steckverbindung zu verbinden oder zu trennen. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Vorsprung quaderförmig oder plattenförmig, so dass die elektrischen Kontaktelemente oder komplementären elektrischen Kontaktelemente einfach an dessen abgewandten Seiten angeordnet werden können. Eine derartige Geometrie der zusammenwirkenden Steckerteile ist zudem technisch einfach zu realisieren.

Während prinzipiell angedacht ist, dass die elektrischen Kontaktelemente an dem Vorsprung nur an zwei einander abgewandten Seiten angeordnet sind, ist es bei einem quaderförmigen Vorsprung zum Beispiel möglich, die Kontaktelemente an allen vier Seitenflächen des Vorsprungs anzuordnen und ein federelastisches Element zwischen allen vier Kontaktelementen zu platzieren, wobei dann ein federelastisches Element alle vier Kontaktelemente gegen entsprechende komplementäre Kontaktelemente einer angepassten rechteckigen Ausnehmung des zweiten Steckerelements drückt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält das erste Steckerelement einen ersten Steckerkörper mit Außenwänden, welche einen zweiten Steckerkörper des zweiten Steckerelements umgreifen. Diese Außenwände sind vorzugsweise aus einem harten vergleichsweise unelastischen Material, so dass die beiden Steckerelemente im verbundenen Zustand gut einander halten und die Außenwände durch die Kraft der federelastischen Elemente in den Vorsprüngen nicht nach außen gedrückt werden. Obwohl es möglich ist, dass das erste Steckerelement und das zweite Steckerelement eine identische Anzahl an Vorsprüngen und Ausnehmungen aufweisen, hat in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Steckerelement einen Vorsprung mehr als das zweite Steckerelement, wodurch dieses das zweite Steckerelement dann vorzugsweise umgreift und damit Wirkungsweise in seiner gesteckten Position festhält, in welcher die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen und den zugeordneten komplementären Kontaktelementen hergestellt ist.

In einer kostengünstig herstellbaren Ausführung der Erfindung ist das erste und zweite Steckerelement identisch ausgebildet, d.h. sie haben eine identische Anzahl an Vorsprüngen und Ausnehmungen.

Vorzugsweise hat das erste Steckerelement mindestens zwei nebeneinander angeordnete Vorsprünge, zwischen denen jeweils eine Ausnehmung angeordnet ist. Auf diese Weise kann entsprechend der Anzahl der gewählten Vorsprünge eine große Anzahl an elektrischen Verbindungen durch die Steckverbindung verbunden oder getrennt werden.

Vorzugsweise ist jeder Vorsprung von zwei Ausnehmungen umgeben, so dass durch die Abfolge von Vorsprüngen und Ausnehmungen eine Art gezahnter Multilayer geschaffen wird, was eine Steckverbindung mit einer hohen Anzahl von elektrischen Kontakten ermöglicht.

Während es prinzipiell möglich ist, das federelastische Element elektrisch leitend zu machen, zum Beispiel durch eine zwischen einem ersten und zweiten Kontaktelement sich erstreckende Schraubenfeder aus Metall, ist es vorteilhaft, wenn das federelastische Element elektrisch isolierend ist. Dies könnte zum Beispiel geschehen, indem entweder ein nicht leitendes weichelastisches oder gummielastisches Polymer verwendet wird, oder wenn an wenigstens einer Endfläche der Schraubenfeder eine Isolierschicht angeordnet ist, die das erste und zweite Kontaktelement elektrisch voneinander trennt. Dies ermöglicht es, dass durch das erste und zweite Kontaktelement unterschiedliche elektrische Leitungen verbunden werden können. Wenn das erste und zweite Kontaktelement durch ein elektrisch leitendes federelastisches Element elektrisch miteinander verbunden sind, kann zwar nur eine Leitung verbunden werden, andererseits kann dann ein höherer Strom durch den Steckerkontakt fließen, so dass sich die zusammen wirkenden elektrischen Kontaktelemente weniger erwärmen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält das federelastische Element wenigstens ein weichelastisches bzw. gummielastisches Polymermaterial. Der Vorsprung kann so zum Beispiel vollständig (ausgenommen die Kontaktelemente) aus dem gummielastischen oder weichelastischen Polymermaterial gebildet sein oder der Vorsprung kann wenigstens eine Schicht eines gummielastischen Polymermaterials aufweisen, die zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement angeordnet ist, vorzugsweise direkt anliegend an das erste und/oder zweite Kontaktelement. Die erste Variante, bei welcher der Vorsprung vollständig aus dem gummielastischen Polymermaterial gebildet ist, hat den Vorteil, dass nur ein Material verwendet wird, um sowohl die Stabilität des Vorsprungs zu gewähren, als auch die elastischen Eigenschaften bereitzustellen, um die Federkraft auf das erste und zweite Kontaktelement auszuüben.

Die zweite Ausführungsform, bei der wenigstens eine gummielastische Polymermaterialschicht in dem Vorsprung angeordnet ist, hat den Vorteil, dass ein Trägermaterial für den Vorsprung ausgewählt werden kann, welches beispielsweise sehr starr ist und für diese Aufgabe optimiert ist. Die federelastische Eigenschaft bzw. das federelastische Element wird dann allein durch die wenigstens eine Schicht des gummielastischen Polymermaterials bereitgestellt. Diese beiden unterschiedlichen Materialien können dann auf ihre unterschiedlichen Funktionen optimiert werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält das federelastische Element wenigstens eine sich zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement erstreckende Feder, vorzugsweise quer zur Steckrichtung der Steckverbindung orientiert, die vorzugsweise zu mindestens einem der beiden Kontaktelemente isoliert ist. Diese Feder oder Federn können dann vorzugsweise direkt oder isoliert durch eine Isolierschicht gegen das erste und zweite Kontaktelement bzw. gegen das erste und zweite komplementäre Kontaktelement anliegen und diese auseinanderdrücken.

Vorzugsweise haben die elektrischen Kontaktelemente und die zugeordneten elektrischen komplementären Kontaktelemente ein Profil, welches vorzugsweise eine von dem Vorsprung bzw. von der Ausnehmung weg orientierte Ausbauchung aufweisen, wobei die Ausbauchungen der Kontaktelemente und komplementären Kontaktelemente des Vorsprungs und der Ausnehmung derart angeordnet sind, dass sie beim Einstecken des Vorsprungs in die Ausnehmung aneinander vorbeigleiten oder aufeinander zu liegen kommen. Diese Ausbauchungen liegen bei geschlossener Steckverbindung vorzugsweise versetzt zueinander und sichern somit die Kontaktstellung der Steckverbindung. Bei einem Auseinanderziehen der beiden Steckerelemente müssen somit die beiden Ausbauchungen erst aneinander vorbeigleiten, wobei sie gegen die entsprechenden federelastischen Elemente drücken, was mit einem Kraftaufwand verbunden ist. Diese elektrische Steckverbindung ist somit selbstsichernd. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind mehrere in einer Ebene nebeneinander angeordnete erste und zweite Kontaktelemente und zugeordnete komplementäre erste und zweite Kontaktelemente an den Vorsprüngen und Ausnehmungen angeordnet. Auf diese Weise lassen sich bereits mit einem Vorsprung und einer Ausnehmung eine Vielzahl von separaten elektrischen Verbindungen entsprechend der Anzahl der ersten und zweiten Kontaktelemente und komplementären ersten und zweiten Kontaktelemente realisieren.

Vorzugsweise erstrecken sich die elektrischen Kontaktelemente und elektrischen komplementären Kontaktelemente nicht bis zur freien Spitze des Vorsprungs und nicht bis zum vorderen Ende der Ausnehmung sondern enden in einem Abstand davon. Hierdurch wird ein Berührungsschutz geschaffen, so dass man mit dem Finger schwieriger an die elektrischen Kontaktelemente gelangen kann. Vorzugsweise ist dann die Breite der Ausnehmung vorzugsweise geringer als ein Normfinger bzw. als ein Normkinderfinger.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Set mit einem elektrischen Element, enthaltend einen Körper, in welchem ein elektrisches Interface mit einem der beiden Steckerelemente des oben beschriebenen elektrischen Steckverbindungssystems angeordnet ist. Ein derartiges elektrisches Element kann z.B. ein Energiespeicher, z.B. ein Li-Ionen Akku mit mehreren Zellen sein, oder auch ein Smartphone. Weiterhin enthält das Set ein Anschlusselement, welches ein zur Verbindung mit dem elektrischen Element ausgebildetes komplementäres elektrisches Interface enthält, welches das andere der beiden Steckerelemente des elektrischen Steckverbindungssystems aufweist. Das Anschlusselement kann z.B. an einem E-Bike ausgebildet sein, um einen Li-Ionen Akku aufzunehmen und elektrisch zu kontaktieren. In einem Gerät, in dem mehrere Akkus oder andere Spannungsquellen über die Steckverbindung direkt parallelgeschaltet verbunden sind, liefert ein erfindungsgemäßes Stecksystem den Berührschutz, auch wenn an einem Steckplatz keine Spannungsquelle eingesteckt ist.

Im Falle eines Smartphones oder eines anderen elektronischen Gerätes als elektrisches Element kann es sich bei dem Anschlusselement auch um eine Docking-Station oder ein Daten/Ladekabel, insbesondere ein USB-kompatibles Daten/Ladekabel, handeln. Ein derartiges Set hat ein ermüdungsfreies langlebiges Steckverbindungssystem zwischen dem elektrischen Element und dem Anschlusselement, dessen Kontaktqualität auch bei oftmaligem Verbinden und Trennen nicht nachlässt. Folgende Begriffe werden synonym verwendet: Kontaktelement - elektrisches Kontaktelement;

Steckverbindung - Steckverbindungssystem; elektrisches Element - Energiespeicher - Smartphone;

Anschlusselement - Akkuaufnahme - Smartphone;

Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können. Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise durch die beigefügte schematische Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Steckverbindungssystems mit einem ersten Steckerelement, welches einen Vorsprung aufweist, und einem zweiten Steckerelement, welches eine Ausnehmung aufweist,

Fig. 2 eine Seitenansicht gemäß Fig. 2, bei welchem das erste und zweite Steckerelement in Kontaktstellung miteinander verbunden sind,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steckersystems, bei welchem eine Vielzahl erster und zweiter Kontaktelemente an plattenartigen Vorsprüngen angeordnet sind, die bei dem ersten und zweiten Steckerelement versetzt zueinander ineinandergreifen,

Fig. 4 eine Seitenansicht auf ein Steckersystem mit einem ersten Steckerelement mit zwei Vorsprüngen und einem zweiten Steckerelement mit einem Vorsprung,

Fig. 5A eine Seitenansicht des Steckerelements aus Fig. 4 in Kontaktstellung,

Fig. 5B einen Schnitt Vb-Vb einer ersten Ausführungsform des zweiten Steckerelements aus Fig. 5A,

Fig. 5C einen Schnitt Vc-Vc aus Fig. 5A,

Fig. 6 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckersystems, bei welchem das erste und zweite Steckerelement identisch ausgebildet sind,

Fig. 7 eine Seitenansicht auf das Steckersystem gemäß Fig. 6 in Kontaktstellung, Fig. 8 einen Schnitt Vb-Vb einer zweiten Ausführungsform des zweiten Steckerelements aus Fig. 5A,

Fig. 9 einen Schnitt Vb-Vb einer dritten Ausführungsform des zweiten Steckerelements aus Fig. 5A,

Fig. 10 eine Aufsicht auf einen Energiespeicher mit einem Steckerelement des erfindungsgemäßen Steckersystems,

Fig. 11 ein Set eines Energiespeichers und einer Docking-Station, welche an einer elektrisch betriebenen Vorrichtung angeordnet ist, zur gegenseitigen Verbindung das erfindungsgemäße elektrische Stecksystem nützen, wobei die Steckrichtung seitlich ist,

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform eines Sets gemäß Fig. 11, bei welcher die Steckrichtung des erfindungsgemäßen Steckersystems senkrecht ist.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Steckersystem 10 bestehend aus einem ersten Steckerelement 12 und einem zweiten Steckerelement 14, welche in Fig. 1 in voneinander gelöster Nichtkontaktstellung und in Fig. 2 in Kontaktstellung dargestellt sind. Das erste Steckerelement 12 hat einen Steckerkörper 16, insbesondere aus einem harten Polymermaterial, von welchem Steckerkörper 16 sich ein Vorsprung 18 nach vorne weg erstreckt. Der Vorsprung 18 ist gebildet aus einem quaderförmigen federelastischen Element 20, das zum Beispiel aus einem weich- oder gummielastischen Polymermaterial gebildet sein kann, welches genug Flärte aufweist, um die Strukturfestigkeit des Vorsprungs zu gewährleisten. Auf der ersten Seite, d.h. auf der ersten Seitenfläche des federelastischen Elements 20 ist ein erstes Kontaktelement 22 in Form eines an sich bekannten Kontaktmetallstreifens ausgebildet. Ausbildungen dieses Kontaktstreifens sind in den Figuren 5c, 8 und 9 gezeigt. Dieses erste Kontaktelement liegt an dem federelastischen Element 20 an. Auf seiner der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite hat der Vorsprung 18 ein zweites elektrisches Kontaktelement 24, welches beispielsweise aber nicht notwendigerweise identisch zu dem ersten elektrischen Kontaktelement 22 ausgebildet sein kann.

Das zweite Steckerelement 14 hat einen Körper 26 mit einer Ausnehmung 28, die an den einander zugewandten Seiten ein erstes komplementäres Kontaktelement 30 und ein zweites komplementäres Kontaktelement 32 aufweist. Das erste und zweite komplementäre Kontaktelement 30, 32 kann, wie bereits das erste und zweite Kontaktelement 22, 24, aus einem Kontaktmetallstreifen bestehen. Die entsprechenden Kontaktelemente bzw. komplementären Kontaktelemente können ebenso aus einem geraden oder profilierten Federmetallstreifen gebildet sein. Die Breite D des Vorsprungs 18, das heißt die Breite zwischen den am weitesten voneinander wegstehenden Teilen des ersten und zweiten Kontaktelements 22, 24, ist ein klein wenig größer als die Breite d zwischen den am meisten vorstehenden Teilen des ersten und zweiten komplementären Kontaktelements 30, 32. Der Vorsprung kann zum Einführen des Vorsprungs in die Ausnehmung beim Herstellen des elektrischen Kontakts beispielsweise an seinem vorderen Ende etwas spitz zulaufend oder abgerundet sein, um das Einführen des Vorsprungs 18 in die Ausnehmung 28 zu erleichtern. Beim Einführen des Vorsprungs 18 in die Ausnehmung 28 des zweiten Steckerelements 14 werden aufgrund dieses Breitenunterschieds D-d die beiden Kontaktelemente 22, 24 etwas aufeinander zu gedrückt, womit sie gegen das federelastische Element drücken, welches dabei eine auseinanderdrückende Kraft F auf sie ausübt. Beim Einführen des Vorsprungs des ersten Steckerelements in die Ausnehmung des zweiten Steckerelements 14 werden somit das erste und zweite Kontaktelement 22, 24 durch die Kraft des Federelements 22 gegen die ersten und zweiten komplementären Kontaktelemente gedrückt, verursacht durch die Auslenkung des ersten und zweiten Kontaktelements 22, 24 gegen das elastische Federelement 22 beim Einführen in die Ausnehmung 28. Hierdurch wird ein definierter Kontaktdruck zwischen den zusammenwirkenden Kontaktelementen und komplementären Kontaktelementen geschaffen.

Die in Fig. 2 dargestellte gekoppelte Stellung der elektrischen Steckverbindung 10 führt somit zu einer guten elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kontaktelement des ersten Steckerelements und dem ersten komplementären Kontaktelement des zweiten Steckerelements 14 als auch zwischen dem zweiten Kontaktelement 24 des ersten Steckerelements 12 und dem zweiten komplementären Kontaktelement 32 des zweiten Steckerelements 14. Die ersten und zweiten Kontaktelemente 22, 24 können unterschiedliche elektrische Signale leiten oder elektrisch miteinander verbunden sein, in welchem Fall dann durch das Steckersystem nur eine elektrische einzige Signalleitung verbunden und getrennt werden kann, es sei denn, es sind mehrere Kontaktelemente an den Vorsprüngen und Ausnehmungen nebeneinander angeordnet und/oder es sind mehrere Vorsprünge und Ausnehmungen in den beiden Steckerelementen 12, 14 nebeneinander ausgebildet. So können auf den gegenüberliegenden Seiten des Vorsprungs 18 natürlich nebeneinander mehrere erste und zweite Kontaktelemente 22, 24 angeordnet sein, so dass sich die Anzahl der schaltbaren Anschlüsse vergleichsweise frei erweitern lässt (siehe Fig. 8 und 9).

Fig. 3 zeigt den schematischen Aufbau eines elektrischen Steckverbindungssystems, wie er prinzipiell dem System gemäß Fig. 1 und 2 entspricht. Identische oder funktionsgleiche Teile sind in allen Figuren mit den identischen Bezugszeichen versehen. In diesem Fall hat das erste Steckerelement 12 zwei starre Außenwände 34, 36, zwischen denen zwei plattenartige Vorsprünge 18a, 18b gebildet sind. Zwischen den Vorsprüngen und den Außenwänden 18a, 18b, 34, 36 sind Ausnehmungen 40a, 40b, 40c gebildet. An den Innenseiten der Außenwände 34, 36 als auch an jeweils den zugewandten abgewandten Seiten der plattenförmigen Vorsprünge 18a, 18b sind erste und zweite Kontaktelemente 22a, 22b, 24a, 24b ausgebildet. Zwischen den beiden Außenwänden 34, 36 ist somit eine Anzahl von insgesamt 2 x 6 = 12 Kontaktelementen ausgebildet. Das zweite Steckerelement 14 enthält drei zueinander parallele zweite Vorsprünge 42a, 42b, 42c, zwischen denen jeweils eine Ausnehmung 28a, 28b ausgebildet ist. Die plattenförmigen Vorsprünge 18a, b des ersten Steckerelements 12 als auch die plattenartigen Vorsprünge 42a, 42b, 42c des zweiten Steckerelements sind aus einem federelastischen Element gebildet oder enthalten wenigstens eine Schicht eines federelastischen Elements. An dem zweiten Steckerelement 14 sind beidseitig der Vorsprünge 42a, 42b, 42c erste und zweite komplementäre Kontaktelemente 30a, b, 32a, b angeordnet, von denen aufgrund der perspektivischen Ansicht der Figur nur die zweiten komplementären Kontaktelemente 32a, b zu sehen sind.

Beim Verbinden, d.h. Ineinanderschieben der beiden Steckerelemente 12, 14 dieses Multilayer- Steckersystems 10 greifen die drei Vorsprünge 18a, 18b, des ersten Steckerelements 12 und die drei Vorsprünge 42a, 42b, 42c des zweiten Steckerelements wechselseitig in die entsprechenden Ausnehmungen 28a, 28b des zweiten Steckerelements 14 bzw. in die Ausnehmungen 40a, 40b, 40c des ersten Steckerelements, wobei Kontaktelemente 22, 24, 30, 32 durch die federelastische Kraft der federelastischen Elemente 20 in den Vorsprüngen 18a, 18b, 42a, 42b, 42c gegeneinander gedrückt werden, wobei diese mit einer Kraft F beaufschlagt werden, die durch die Deformation der entsprechenden federelastischen Elemente 20 erzeugt wird. Die Breite der Ausnehmung d zwischen den einander zugewandten Kontaktelementen 22, 24, 30, 32 ist somit immer ein klein wenig geringer als die Breite eines Vorsprungs 18a, 18b, 42a, 42b, 42c zwischen den einander abgewandten Seiten der daran angeordneten Kontaktelemente, so dass beim Ineinanderschieben des ersten und zweiten Steckerelements 12, 14 die Kontaktelemente und komplementären Kontaktelemente gegen die federelastischen Elemente 20gedrückt werden, wobei diese resultierend eine Kontaktkraft F quer zur Steckrichtung x der Steckverbindung auf die Kontaktelemente 22, 24, 30, 32 aufbringen.

Fig. 4 und 5 zeigen ein Beispiel eines derartigen Multilayer-Steckverbindungssystems 10. Das erste Steckerelement 12 hat einen Steckerkörper 16 mit zwei starren Außenwänden 34, 36, zwischen denen parallel zur Steckrichtung zwei Vorsprünge 18a, 18b ausgebildet sind. Jeder der Vorsprünge besteht wie bereits das erste Steckerelement in Fig. 1 aus einem federelastischen Element 20, an dessen beiden Seiten jeweils ein erstes Kontaktelement 22 und ein wenigstens ein zweites Kontaktelement 24 in Form eines leicht gebogenen, insbesondere federelastischen Metallstreifens ausgebildet sind.

Jedes der Kontaktelemente 22, 24 hat eine leicht profilierte Form mit einer von dem Federelement 20 weg weisenden Ausbauchung 44. Die Innenwände 34, 36 des ersten Steckerelements enthalten keine Kontakte. Die zugeordneten Randausnehmungen 41 tragen nur auf einer Seite Kontaktelemente 22, 24. Zwischen den beiden Vorsprüngen 18a, 18b des ersten Steckerelements 12 ist eine zu den Ausnehmungen des zweiten Steckerelements identische Ausnehmung 40 ausgebildet, die einen Vorsprung 42 des zweiten Steckerelements 14 in Steckstellung gemäß Fig. 5 aufnimmt. Der Vorsprung 42 des zweiten Steckerelements 14 hat an seinen einander abgewandten Seiten wenigstens ein erstes komplementäres Kontaktelement 30 und wenigstens ein zweites komplementäres Kontaktelement 32, die vorzugsweise identisch zu den ersten und zweiten Kontaktelemente 22, 24 des ersten Steckerelements 12 ausgebildet sind. Somit haben auch das erste und zweite komplementäre Kontaktelement 30, 32 eine von dem Federelement 20 weg weisende Ausbauchung 44.

Das zweite Steckerelement 14 hat zwei Außenwände 46, 48, deren Innenseite ebenfalls erste oder zweite komplementäre Kontaktelemente 30, 32 aufweisen. Somit hat das zweite Steckerelement 14 zwischen seinen Außenwänden 46, 48 und seinem Vorsprung 42 zwei Ausnehmungen 28a, 28b, in welchen die beiden Vorsprünge 18a, 18b des ersten Steckerelements 12 in Kontaktstellung aufgenommen werden. Die Kontaktstellung des ersten und zweiten Steckerelements ist in Fig. 5 dargestellt. Es ist zu sehen, dass die Außenwände 34, 36 des ersten Steckerelements 12 die Außenwände 46, 48 des zweiten Steckerelements 14 umgreifen. Weiterhin ist zu sehen, dass die Ausbauchungen 44 der ersten und zweiten Kontaktelemente bzw. der ersten und zweiten komplementären Kontaktelemente 30, 32 in Kontaktstellung einander gegenüberliegen oder sogar zueinander versetzt sind, wodurch die in Fig. 5 dargestellte Kontaktstellung der beiden Steckerelemente 12, 14 zusätzlich gesichert wird. Selbst wenn pro Vorsprung und Ausnehmung nur jeweils ein erstes und zweites Kontaktelement bzw. erstes und zweites komplementäres Kontaktelement vorgesehen sind, können mit dieser Steckverbindung 10 vier getrennte elektrische Leitungen bzw. Signalleitungen miteinander verbunden oder getrennt werden. Wenn jeweils mehrere erste und zweite Kontaktelemente bzw. erste und zweite komplementäre Kontaktelemente nebeneinander angeordnet sind, wie das zum Beispiel in Fig. 3 dargestellt ist, kann die Anzahl der schaltbaren Signalleitung entsprechend vervielfacht werden. In der Zeichnung sind die Stellen des elektrischen Kontakts mit einem Stern gekennzeichnet. Wie aus den Fig. 5B und 5C ersichtlich ist, bestehen die elektrischen Kontaktelemente 22, 24, 30, 32 aus einem kammartigen Federblechstreifen mit drei zueinander parallelen Kontaktabschnitten 50a, b,c, so dass jedes Kontaktelement 22, 24, 30, 32 drei zueinander parallele Kontaktabschnitte 50a, b,c aufweist. Wichtig ist hierbei, dass das Kontaktelement 22, 24, 30, 32 insbesondere im Bereich der Ausbauchung 44 drei zueinander parallele Abschnitte hat, wo der Kontakt zwischen einem Kontaktelement 22, 24 und einem komplementären Kontaktelement 30, 32 gebildet wird, so dass dort nun pro Kontaktelementpaar drei mechanisch voneinander weitgehend unabhängige aber elektrisch verbundene Kontaktstellen gebildet werden, wie das sehr gut in Fig. 5B zu sehen ist. Es werden somit pro elektrischer Signalleitung drei elektrische Kontaktstellen gebildet, was die Qualität des Kontakts verbessert und somit beispielsweise auch die Leitung höherer Ströme durch die Steckverbindung ermöglicht, ohne dass sich die Kontaktelemente und komplementären Kontaktelemente an den Verbindungsstellen - Ausbauchungen 44 - erwärmen.

Fig. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform, bei der das erste Steckerelement 12 und das zweite Steckerelement 14 identisch zueinander ausgebildet sind. Die beiden Steckerelemente 12, 14 greifen somit beim Ineinanderstecken versetzt zueinander, wie das in Fig. 7 dargestellt ist. Im Unterschied zu den Ausführungsformen der Fig. 1, 2, 4 und 5 ist hier jeder Vorsprung 18, 42 gebildet durch einen Kern 52 aus einem härteren strukturell festen Polymer, an welchem als federelastische Elemente jeweils zwei weichelastische Polymerschichten 54, 56 angeordnet sind, und zwar jeweils den elektrischen Kontaktelementen 22, 24, 30, 32 zugewandt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Kern 52 der Vorsprünge 18, 42 sehr strukturhart ausgebildet werden kann und die Weichpolymerschichten 54, 56 auf ihre federelastischen Eigenschaften hin optimiert werden können, so dass die elektrischen Kontakte 22, 24 und komplementären elektrischen Kontakte 30, 32 bei Kontaktstellung gemäß Fig. 7 durch die federelastische Kraft der gummielastischen Polymerschichten 54, 56 zuverlässig und mit einer definierten Kraft F gegeneinandergedrückt werden. Auch hier wird somit eine gute elektrische Kontaktierung erzielt, wobei der Flerstellungsaufwand dadurch reduziert ist, dass das erste und zweite Steckerelement identisch ausgebildet sind.

Die Fig. 8 und 9 zeigen mögliche Ausführungsformen der ersten und zweiten Kontaktelemente 22, 24 bzw. ersten und zweiten komplementären Kontaktelemente 30, 32. So können beispielsweise an einer Seite eines Vorsprungs 18, 42 bzw. einer Ausnehmung 28, 40 mehrere Kontaktelemente 32a, 32b, 32c, 32d angeordnet sein. Zwei dieser Kontaktelemente 32a, 32d sind hierbei dreiteilig für einen höheren Stromtransfer ausgebildet, während die mittleren beiden Kontaktelemente 32b, 32c schmaler ausgebildet sind und daher eher zur Daten- oder Signalleitung verwendet werden können. Fig. 9 zeigt eine alternative Anordnung mit fünf Kontaktelementen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, wobei eines der Kontaktelemente 32e als Hochstromkontakt mit drei Kontaktstellen ausgebildet ist, während die anderen 32a, 32b, 32c, 32d nur als schmalerer Metallstreifen insbesondere zur Signalübertragung ausgebildet sind.

Fig. 10 zeigt ein Set mit einem elektrischen Element 60, enthaltend einen Körper, in welchem eine elektrisches Interface 62 mit einem der beiden Steckerelemente 12, 14 des oben beschriebenen elektrischen Steckverbindungssystems angeordnet ist. Ein derartiges elektrisches Element 60 kann z.B. ein Energiespeicher, z.B. ein Li-Ionen Akku mit mehreren Zellen sein, oder auch ein Smartphone. Weiterhin enthält das Set ein Anschlusselement 64, welches ein zur Verbindung mit dem elektrischen Element ausgebildetes komplementäres elektrisches Interface 63 enthält, welches das andere der beiden Steckerelemente des elektrischen Steckverbindungssystems aufweist. Das Anschlusselement 64 kann z.B. eine Akkuaufnahme an einem E-Bike ausgebildet sein, um einen Li-Ionen Akku aufzunehmen und elektrisch zu kontaktieren. Es kann sich jedoch auch im Falle eines Smartphones bei dem Anschlusselement 64 um eine Docking-Station oder ein Daten/Ladekabel, insbesondere ein USB-kompatibles Daten/Ladekabel, handeln. Ein derartiges Set hat ein ermüdungsfreies langlebiges Steckverbindungssystem zwischen dem elektrischen Element und dem Anschlusselement, dessen Kontaktqualität auch bei oftmaligem Verbinden und Trennen nicht nachlässt.

Die Fig. 11 und 12 zeigen das elektrische Element 60 beispielsweise als Li-Ionen Akku in Verbindung mit einem Anschlusselement 64, z.B. einer Akkuaufnahme. Der Pfeil in Fig. 11 und 12 zeigt die Verbindungsrichtung x der Steckverbindung.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche variiert werden.

Bezugszeichenliste: Steckersystem erstes Steckerelement zweites Steckerelement erstes Steckergehäuse - Gehäuse des ersten Steckerelements Vorsprung des ersten Steckerelements federelastisches Element - weichelastisches Polymermaterial erstes Kontaktelement zweites Kontaktelement zweites Steckergehäuse- Gehäuse des zweiten Steckerelements Ausnehmung des zweiten Steckerelements erstes komplementäres Kontaktelement zweites komplementäres Kontaktelement erste Außenwand des ersten Steckerelements zweite Außenwand des ersten Steckerelements Ausnehmung(en) im ersten Steckerelement Randausnehmung zwischen Vorsprung und Außenwand beim ersten und zweiten Steckerelement Vorsprung des zweiten Steckerelements Ausbauchung an den Kontaktelementen erste Außenwand des zweiten Steckerelements zweite Außenwand des zweiten Steckerelements a-c Kontaktabschnitte eines Kontaktelements harter Kern des Vorsprungs erste federelastische Schicht, insbesondere erste weichelastische Polymerschicht zweite federelastische Schicht, insbesondere zweite weichelastische Polymerschicht Elektrisches Element - Energiespeicher - Li-Ionen Akku mit mehreren Speicherzellen Interface des elektrischen Elements Interface des Anschlusselements Anschlusselement - Dockingstation - Akkuaufnahme z.B. an einem E-Bike