Beschreibung

Die Erfindung geht aus von einem modularen Hochstromsteckverbinder nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.

Derartige Hochstromsteckverbinder werden für Hochstromanwendungen und insbesondere zur Energieversorgung von Trafos verwendet.

Stand der Technik

Die WO 2019/219126 A1 zeigt einen Steckverbinder für den Hochstromeinsatz. Zur höheren Energieübertragung können zwei Kontaktelemente miteinander gebrückt werden.

Derartige Steckverbinder sind in der Baugröße an das jeweilige Einsatzgebiet angepasst. Für unterschiedliche Einsatzgebiete werden in der Regel auch unterschiedliche Baugrößen verwendet.

Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 102018 127720 B3 und WO 2019/ 219 126 A1.

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen Hochstromsteckverbinder vorzuschlagen, der modular an das jeweilige Einsatzgebiet angepasst werden kann.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche geiöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben. Der erfindungsgemäße Hochstromsteckverbinder weist ein erstes Gehäuseteil und ein damit verbundenes zweites Gehäusetei! auf. Die Verbindung der beiden Gehäuseteile kann über eine Schraubverbindung realisiert sein.

Im ersten Gehäuseteil ist ein Stiftkontakt angeordnet. Das erste Gehäusetei! bildet den Steckbereich bzw. die Steckseite des Hochstromsteckverbinders aus. Der Kontaktstift bildet demnach das Kontaktierungsmitte! für eine Buchse, beispielsweise eine Trafobuchse,

Im zweiten Gehäusetei! ist ein Anschlusskontaktelement zur elektrischen Verbindung mit einer anzuschließenden elektrischen Leitung angeordnet. Das zweite Gehäusetei! weist eine offene Gehäusewand auf. Diese offene Gehäuseseite kann über einen Gehäusedeckel verschlossen werden. Die Gehäusewand bildet jedoch gleichzeitig die Anschlussstelle zur Fixierung eines weiteren Gehäuseteils.

Vorzugsweise ist es möglich, den modularen Hochstromsteckverbinder mit einem dritten Gehäuseteil auszustatten. Das dritte Gehäuseteil wird an das zweite Gehäuseteil fixiert. Dazu wird vorzugsweise eine Schraubverbindung verwendet. In dem dritten Gehäuseteil ist analog zum zweiten Gehäuseteil ein weiteres Anschlusskontaktelement zur elektrischen Verbindung mit einerweiteren, anzuschließenden Leitung angeordnet.

Es ist möglich den modularen Hochstromsteckverbinder mit weiteren Gehäuseteiien, einem vierten, einem fünften und/oder einem sechsten Gehäusetei!, auszustatten. In jedem dieser Gehäuseteile ist jeweils ein Anschlusskontaktelement zur elektrischen Verbindung mit jeweils einer weiteren anzuschließenden Leitung angeordnet. Die Gehäuseteile werden hintereinander angeordnet und aneinander fixiert. Das dritte Gehäusetei! ist dann am zweiten Gehäuseteil fixiert, das vierte Gehäuseteil ist am dritten Gehäuseteil fixiert usw. Das jeweils letzte Gehäuseteil wird über den oben erwähnten Gehäusedeckei geschlossen, so dass der Hochstromsteckverbinder bzw. dessen Gehäuse insgesamt geschlossen und mediendicht ist. Hierdurch kann der Hochstromsteckverbinder beliebig erweitert werden. Hierfür können gleiche Bauteile verwendet werden.

Auch die Verbindung mehrerer Gehäusefeile durch gemeinsame Verbindungselemente denkbar: Zwei Gehäuseteiie -> mittellange Schrauben, drei Gehäuseteile ~> längere Schrauben, etc.

An die einzelnen Anschlusskontakteiemente sind jeweils elektrische Leitungen angeschlossen. Bevorzugterweise sind die jeweiligen Anschlusskontakteiemente mit dem Stiftkontakt elektrisch leitend verbunden. Über mehrere, parallel angeschlossene Leitungen können höhere Ströme über den Stiftkontakt übertragen werden. Bei einer Leitung kann der Hochstromsteckverbinder beispielsweise 4ÖGA, bei zwei Leitungen SGOA und bei drei Leitungen entsprechend 12G0A übertragen. Der erfindungsgemäße Hochstromsteckverbinder kann beliebig erweitert und damit an verschiedene Einsatzgebiete angepasst werden,

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Anschlusskontakteiemente jeweils einen Anschiussbereich und einen Kontaktbereich auf. An den Anschiussbereich werden die elektrischen Leitungen angeschlossen. Dies geschieht über eine Crimpverbindung. Dazu weist der Anschlussbereich eine zylinderförmige Öffnung auf. Eine Crimpverbindung bietet einen hohen Vibrationsschutz. Eine solche Anschiusstechnik findet daher insbesondere im Bahnbereich eine hohe Akzeptanz. Der Kontaktbereich des Anschiusskontaktelements weist eine zylinderförmige Durchgangsöffnung auf. Zur elektrischen Kontaktierung der Anschlusskontakteiemente wird der Stiftkontakt in die

Durchgangsöffnungen der Anschlusskontakteiemente eingeführt. Die Durchmesser von Stiftkontakt und den einzelnen Durchgangsöffnungen sind dazu aufeinander abgestimmt.

Vorzugsweise sind die Öffnung bzw. die Crimpöffnung und die Durchgangsöffnung des jeweiligen Anschlusskontaktelements orthogonal zueinander ausgerichtet. Dadurch verlaufen die Anschlussrichtung der Leitungen und die Steckrichtung des Hochstromsteckverbinders ebenfalls orthogonal zueinander. Die Leitungen verlaufen flach vom angeschlossenen Gerät weg, was insbesondere im Bahnbereich Vorteile bietet, da die Leitungen flach an einer Wagonwand verlaufen und damit platzsparend verlegt werden können.

Um eine optimale elektrische Kontaktierung zwischen dem Anschlusskontaktelement und dem Stiftkontakt zu gewährleisten, ist vorzugsweise innerhalb der zylinderförmigen Durchgangsöffnung des jeweiligen Anschlusskontaktelements ein umlaufendes Kontaktband angeordnet.

Vorzugsweise ist der Stiftkontakt im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet und weist einen Anscbiussbereich und einen Kontaktbereich auf. Der Anschiussbereich bildet den oben beschriebenen, elektrischen Kontakt zwischen dem Stiftkontakt und den Anschlusskontaktelementen aus. Der Kontaktbereich bildet den elektrischen Kontakt zu einer Geräteoder Anschlussbuchse.

Vorteiihafterweise weist der Kontaktbereich des Stiftkontakts ein umlaufendes Gewinde auf. Außerdem weist der Kontaktbereich des Stiftkontakts bevorzugt einen umlaufenden Ring auf. Das umlaufende Gewinde verläuft von der Kontaktspitze des Stiftkontakts gesehen bis zum umlaufenden Ring. Dadurch ist es möglich den Stiftkontakt mit einem so genannten Kabelschuh zu kontaktieren, der durch eine auf das Gewinde aufgeschraubte Mutter gegen den umlaufenden Ring gepresst wird. Eine derartige Kontaktierung hat sich als besonders langlebig und extrem Rütteltest herausgestellt. Daher ist diese Kontaktierungstechnik insbesondere im Bahnbereich geeignet. Vorzugsweise hat der Stiftkontakt im Kontaktbereich eine axiale Öffnung, die beispielsweise als Aufnahme für einen Schraubendreher oder einem Schraubenschlüssel, insbesondere einem Innensechskantschlüssel dient. Dadurch kann der Kontaktstift beim Festziehen der Kontermutter für den Kabelschuh fixiert werden. Auch eine Vieieckige Außenkontur ist sinnvoilerweise derart ausführbar, dass ein Schraubenschlüssel aufgesetzt werden kann. Hierbei ist die Außenkontur jedoch innerhalb eines Innendurchmessers des Gewindes auszuführen.

AusfOhrungsbeispiel Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargesteiit und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung zweier erfindungsgemäßer

Hochstromsteckverbinder,

Fig. 2 eine seitliche Schnittdarsteilung eines erfindungsgemäßen Hochstromsteckverbinders,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Stiftkontakts welcher mit zwei Anschlusskontakteiementen im elektrischen Kontakt steht,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Stiftkontakts weicher mit zwei Anschlusskontakteiementen im elektrischen Kontakt steht,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Anschlusskontaktelements,

Fig. 6 eine Explosionsdarsteilung eines erfindungsgemäßen Hochstromsteckverbinders und Fig. 7 eine perspektivische Schnittdarsteilung des ersten Gehäuseteils des erfindungsgemäßen Hochstromsteckverbinders. Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.

Richtungsangaben wie beispielsweise „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ sind mit Bezug auf die jeweilige Figur zu verstehen und können in den einzelnen Darstellungen gegenüber dem dargesteliten Objekt variieren.

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung von zwei erfindungsgemäßen Hochstromsteckverbindern 1, T. In der kleineren Version des Hochstromsteckverbinders 1 ist eine elektrische Leitung (nicht gezeigt) angeschlossen. In der größeren Version T sind zwei elektrische Leitungen angeschlossen. Die größere Version des

Hochstromsteckverbinders V ist damit in der Lage eine höhere Stromstärke zu übertragen. In Figur 2 ist die Schnittdarsteliung der größeren Hochstromsteckverbinderversion V gezeigt. Die am Hochstromsteckverbinder 1, T angeschlossenen elektrischen Leitungen werden über eine Kabelverschraubung 6, 6‘ fixiert.

Der Hochstromsteckverbinder 1, T weist ein erstes Gehäuseteii 7 auf, in denen ein Stiftkontakt 9 angeordnet ist. Der Stiftkontakt 9 ist in den Figuren 3 und 4 detailliert zu sehen. Der Stiftkontakt 9 weist einen Koniaktbereich K‘ und einen Anschlussbereich A ^! auf. Der

Kontaktbereich K‘ des Stiftkontakts 9 ragt steckseitig aus dem ersten Gehäuseteil 7 heraus und bildet im gesteckten Zustand den elektrischen Kontakt mit einer Gerätebuchse (nicht gezeigt). Der Stiftkontakt 9 ragt mit seinem Anschlussbereich A‘ in ein zweites

Gehäuseteii 8 des Hochstromsteckverbinders 1, V hinein. Hier steht der Stiftkontakt 9 in einem elektrisch leitenden Kontakt mit zumindest einem Anschlusskontaktelement 5. An dem Anschlusskontaktelement 5 ist jeweils eine elektrische Leitung (nicht gezeigt) per Crimptechnik angeschlossen. Der Stiftkontakt 9 und das Anschlusskontaktelement S bzw. deren Hauptsymmetrieachsen sind orthogonal zueinander ausgerichtet. Dadurch stehen auch die Steckrichtung und die

Kabelanschlussrichtung des Hochstromsteckverbinders senkrecht zueinander.

In Figur 8 ist zu erkennen, dass das zweite Gehäuseteii 8 eine offene Gehäusewand 10 aufweist. Die Umrandung der offenen Gehäusewand 10 ist mit einer umlaufenden Nut 11 versehen, in weiche eine Dichtung (nicht gezeigt) zur Medienabdichtung des Hochstromsteckverbinders 1, V eingelegt ist. Die offene Gehäusewand 10 kann über einen Gehäusedeckel 12 verschlossen werden. Zur modularen Erweiterung des Hochstromsteckverbinders 1 ¹ kann auf die offene Gebäusewand 10 ein weiteres Gehäuseteil, nämlich ein drittes Gehäuseteil 13, aufgesetzt werden.

In Figur 2 ist zu erkennen, dass auch das dritte Gehäuseteii 13 mit einem Anschlusskontakteiement 5 versehen ist, weiches anschiussseitig mit einerweiteren angeschiossenen Leitung (nicht gezeigt) versehbar ist und kontaktseitig mit dem Stiftkontakt 9 elektrisch kontaktiert ist.

In Figur 5 ist ein erfindungsgemäßes Anschlusskontaktelement 5 im Schnitt dargesteilt. Das Anschlusskontakteiement weist beidseitig eine Nut 18 auf. In diese Nuten 16 greifen im zweiten Gehäuseteii 8 angeformte Stege 17 ein, wodurch eine Verdrehsicherung des Anschlusskontaktelements gewährleistet ist. Das Anschlusskontakteiement 5 wird über ein Fixiermittei 14 im zweiten Gehäuseteii 8 fixiert. Das selbe Fixiereiement 14 kann natürlich auch für weitere Gehäuseteile, beispielsweise ein drittes Gehäuseteil 13, verwendet werden. Das Anschlusskontaktelement 5 weist einen Anscbiussbereich A und einen Kontaktbereich K auf. Der Anscbiussbereich A weist eine zylinderförmige Öffnung 2 auf, die für eine Crimpverbindung mit einer anzuschließenden elektrischen Leitung vorgesehen ist. Der Kontaktbereich K des Anschiusskontaktelements 5 weist eine zylinderförmige Durchgangsöffnung 3 auf. Zur elektrischen Verbindung zwischen Anschlusskontaktelement 5 und Stiftkontakt 9 wird der Stiftkontakt 9 in diese Durchgangsöffnung 3 eingeführt. Innerhalb der Durchgangsöffnung 3 ist ein Kontaktband 4 angeordnet, welches eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen Anschlusskontaktelement 5 und Stiftkontakt 9 gewährleistet.

Die Hauptsymmetrieachsen der Crimpöffnung 2 und der Durchgangsöffnung 3 sind orthogonal zueinander ausgerichtet. Dadurch sind Steckrichtung SR und Kabelanschiussrichtung KA des Hochstromsteckverbinders 1, V senkrecht zueinander ausgerichtet. Die Leitungen verlaufen damit flach vom Gerät weg, wodurch eine einfache Leitungsführung bzw, -Verlegung möglich ist.

Der Kontaktbereich K‘ des Stiftkontakts 9 wird durch einen umlaufenden Ring 15 abgeschlossen. Vom umlaufenden Ring 15 ausgehend in Richtung seiner Kontaktspitze weist der Kontaktstift 9 ein umlaufendes Gewinde 20 auf. Beim Anschließen des Hochstromsteckverbinders 1, 1' an beispielsweise einen Trafo, wird ein ringförmiger Kabelschuh (nicht gezeigt) um die Kontaktspitze des Kontaktstiftes 9 geführt. Über zumindest eine Gewindeschraube (nicht gezeigt) wird der Kabelschuh fixiert und dabei an die Ringfläche des umlaufenden Rings 15 gepresst. Vorzugsweise wird hier noch eine zweite Gewindeschraube bzw. Kontermutter verwendet, um optimalen Vibrationsschutz zu gewährleisten. In Figur 7 ist das erste Gehäuseteil 7 des Hochstromsteckverbinders 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung zu sehen. Der Kontaktstift 9 ist so ausgerichtet, dass er mit seinem Kontaktbereich K‘ in Steckrichtung SR aus dem Isolierkörper 19 herausragt. Der Isolierkörper 19 verläuft oberhalb des umlaufenden Rings - entgegen der Steckrichtung SR - zum ersten Gehäuseteil 7 des Hochstromsteckverbinders 1. Dabei ragt der Isolierkörper 19 aus dem ersten Gehäuseteil 7 heraus und wird lediglich in seinem oberen Bereich vom ersten Gehäuseteii 7 gehalten. Dieser frei verlaufende Teil des Isolierkörpers 19 ragt später in eine Gerätewand bzw. in das Trafogehäuse hinein.

Der Kontaktstift 9 weist in dem Bereich, der innerhalb des Isolierkörpers 19 verläuft, zwei umlaufende Nuten 20, 20‘ auf. In diese Nuten 20, 20' ist jeweils ein Dichtring 21, 2T eingelegt. Dadurch wird der Hochstromsteckverbinder 1 steckseitig mediendicht abgedichtet.

Der Kontaktstift 9 ragt - entgegen der Steckrichtung SR - aus dem ersten Gehäuseteii 7 heraus in ein zumindest ein zweites Gehäuseteii 8 und ggf. auch in ein drittes Gehäuseteii 13 hinein. In diesem Bereich werden die oben bereits erwähnten Anschlusskontakteiemente 5 an den Stiftkontakt 9 angeschiossen.

Der Kontaktstift 9 weist in Anschiussrichtung einen Absatz 22 auf. Über diesen Absatz 22 kann der Stiftkontakt 9, mithilfe eines Fixierungsmittels 23, in das erste Gehäuseteii 7 fixiert bzw. festgeklemmt werden.

Der Stiftkontakt 9 besteht vorzugsweise aus reinem Kupfer, um eine entsprechende Stromtragfähigkeit zu gewährleisten. Mit reinem Kupfer ist gemeint, dass das Material einen Kupferanteil von mindestens 99 Gewichtsprozent aufweist. Auch das Anschlusskontaktelement oder die Anschlusskontaktelemente können aus einem solchen reinem Kupfer bestehen.

Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.

Modulares Hochstromsteckverbindersvstem

Bezugszeüchenlüste