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Die Erfindung betrifft einen Laststecker zur elektrischen Stromübertragung, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug.
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In Kraftfahrzeugen werden häufig Laststecker verwendet, um die elektrische Leistung von einer Batterie (wie z. B. einer Bordbatterie) an einen korrespondierenden Anschluss weiterzuleiten und somit zu verteilen. Solche Laststecker umfassen häufig einen metallischen Federkontakt, der eine Steckfahne des mit dem Laststecker verbundenen Anschlusses aufnimmt, um hierüber eine Stromübertragung zu gewährleisten. Dabei kann es durch Vibrationen im Fahrzeug zu einer Relativbewegung zwischen Federkontakt und Gehäuse des Laststeckers kommen, was wiederum zu einer Bewegung zwischen Federkontakt und darin eingesetzter Steckfahne führt. Die hierdurch verursachte Reibkorrosion führt zu einem Abrieb von hochleitenden Beschichtungen auf Federkontakt und Steckfahne. Hierdurch steigt der Übergangswiderstand zwischen Federkontakt und Steckfahne, was zu einem Stromausfall und unter Umständen zu einer Überhitzung mit entsprechenden Beschädigungen im Fahrzeug führen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Laststecker zur elektrischen Stromübertragung zu schaffen, der einen sicheren und zuverlässigen Kontakt zu einer korrespondierenden Steckfahne gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch den Laststecker gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Der erfindungsgemäße Laststecker dient zur elektrischen Stromübertragung und wird insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet. Der Laststecker ist vorzugsweise zur Übertragung von Hochstrom vorgesehen. Unter Hochstrom ist dabei Strom von mehreren Ampere zu verstehen, insbesondere von 10 A und mehr und vorzugsweise von 50 A oder 100 A und mehr. Der erfindungsgemäße Laststecker umfasst ein Gehäuse, in dem ein metallischer Federkontakt zur Zufuhr von elektrischem Strom von einer Stromleitung vorgesehen ist, wobei der Federkontakt bei der Verbindung des Laststeckers mit einem korrespondierenden Anschluss einen kraftschlüssigen Kontakt zu einer metallischen Stockfahne des Anschlusses herstellt.
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Der Laststecker zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse durch eine Gehäusekappe verschlossen ist, auf deren Innenseite (d. h. der zum Gehäuseinneren gewandten Seite) eine Kontur derart ausgebildet ist, dass der Federkontakt im Gehäuse über die Kontur durch Formschluss fixiert ist. Ggf. kann durch die Kontur neben dem Formschuss auch eine Fixierung mittels Kraftschluss bewirkt werden. Es ist dabei nicht erforderlich, dass der Formschluss bzw. der Kraftschluss direkt zwischen Kontur und Federkontakt bewirkt wird. Der Formschluss bzw. Kraftschluss kann zwischen der Kontur und beliebigen Bauteilen erfolgen, solange hierüber die Fixierung des Federkontakts im Gehäuse erreicht wird.
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Die Kontur in der Gehäusekappe ermöglicht eine Aussteifung des Federkontakts innerhalb des Gehäuses, so dass eine Relativbewegung des Federkontakts zum Gehäuse und hierdurch eine Relativbewegung zwischen Federkontakt und eingesetzter Steckfahne weitestgehend eliminiert werden. Auf diese Weise tritt im Wesentlichen kein Abrieb zwischen dem Federkontakt und der Steckfahne mehr auf, und das eingangs erwähnte Problem von hohen Übergangswiderständen, die zu Stromausfall und Überhitzung führen können, wird beseitigt. Das Gehäuse des Laststeckers sowie die oben beschriebene Gehäusekappe sind vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Ferner ist auf dem metallischen Federkontakt vorzugsweise eine hochleitende Metallbeschichtung, wie z. B. Zinn oder Silber, vorgesehen. Eine solche Beschichtung ist vorzugsweise auch auf der Steckfahne aufgebracht.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kontur der Gehäusekappe eine Mehrzahl von in das Gehäuseinnere ragenden Stegen. Zur effizienten Fixierung des Federkontakts im Gehäuse liegt in einer bevorzugten Variante zumindest ein Teil der Kontur an einem metallischen Verbindungsabschnitt an, der ein Ende der Stromleitung im Gehäuseinneren mit dem Federkontakt verbindet. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der Kontur an einem Ende der Stromleitung im Gehäuseinneren anliegen. Ebenso kann zumindest ein Teil der Kontur an einer korrespondierenden Kontur des Gehäuseinneren anliegen. Im Falle, dass die Kontur durch in das Gehäuseinnere ragende Stege ausgebildet ist, ist in einer weiteren bevorzugten Variante das Ende der Stromleitung im Gehäuseinneren und/oder der Verbindungsabschnitt zwischen zumindest einem Teil der Stege angeordnet.
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Vorzugsweise ist die Gehäusekappe am Gehäuse lösbar befestigt. Die Gehäusekappe kann ein oder mehrere Eingriffselemente umfassen, welche zur Befestigung (insbesondere zur lösbaren Befestigung) der Gehäusekappe am Gehäuse in korrespondierende Nasen des Gehäuses eingreifen. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Gehäusekappe auch nachträglich auf dem Laststecker vorgesehen werden bzw. das Gehäuse des Laststeckers leicht geöffnet werden.
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Vorzugsweise sind als Eingriffselemente zumindest ein Paar von gegenüberliegenden Schenkeln mit Eingriffsöffnungen vorgesehen, welche in die korrespondierenden Nasen eingesetzt sind. Die gegenüberliegenden Schenkel sind vorzugsweise elastisch ausgestaltet, so dass sie beim Gleiten über die Nasen durch diese auseinandergedrückt werden, bis sich die Nasen ganz in den Eingriffsöffnungen befinden und sich die Schenkel wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückbewegen. Hierdurch wird eine einfache und effiziente Befestigung der Gehäusekappe am Gehäuse erreicht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den Schenkeln zumindest eines Paars von gegenüberliegenden Schenkeln die Kontur angeordnet. Hierdurch wird eine effiziente Fixierung der Kontur im Gehäuseinneren erreicht. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen den Schenkeln zumindest eines Paars von gegenüberliegenden Schenkeln auch ein Abschnitt der Stromleitung angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Federkontakt des erfindungsgemäßen Laststeckers ein Paar von gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten, zwischen denen die Steckfahne des Anschlusses bei dessen Verbindung mit dem Laststecker angeordnet ist, wobei die gebogenen Abschnitte vorzugsweise Federlamellen sind. Hierdurch wird ein guter Kraftschluss zwischen Federkontakt und Steckfahne erreicht.
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Neben dem oben beschriebenen Laststecker umfasst die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen PKW oder einen LKW, wobei das Kraftfahrzeug eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Laststecker bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Laststeckers umfasst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben,
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Es zeigen:
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1 bis 3 perspektivische Ansichten eines Laststeckers, auf dem eine Gehäusekappe gemäß einer Variante der Erfindung befestigbar ist;
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4 eine perspektivische Ansicht von oben einer Gehäusekappe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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5 eine perspektivische Ansicht von unten der Gehäusekappe aus 4;
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6 einen Laststecker mit darauf angeordneter Gehäusekappe gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung basierend auf einem Laststecker beschrieben, der in Kraftfahrzeugen eine Verbindung zwischen einer Hochstromleitung, die Strom von einer Batterie führt, und einem Geräteanschluss, wie z. B. einem Stromverteiler, herstellt.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines solchen Laststeckers 1. Der Stecker umfasst ein Gehäuse 2 mit einem vorstehenden Gehäuseabschnitt 2', an dessen Vorderseite sich eine Öffnung 2'' befindet, in die eine Steckfahne (nicht gezeigt) eines mit dem Laststecker zu verbindenden Anschlusses zur Kontaktierung eines metallischen Federkontakts 3 eingeschoben wird. Die Steckfahne stellt dabei einen flachen metallischen Leiter dar, der zwischen zwei gegenüberliegenden metallischen Federlamellen des Federkontakts 3 positioniert wird und dort mittels Federkraft gehalten wird. Die Federlamellen werden weiter unten in Bezug auf 2 und 3 näher beschrieben.
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Der Federkontakt ist über metallische Abschnitte (nicht aus 1 ersichtlich) mit einer Hochstromleitung 4 verbunden, welche senkrecht zu dem Abschnitt 2' aus dem Gehäuse 2 herausgeführt wird. In der Darstellung der 1 ist die hintere Seite des Laststeckers offen dargestellt. Diese Seite wird jedoch bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Laststeckers durch eine Gehäusekappe verschlossen, wie in Bezug auf 4 bis 6 näher erläutert wird. Zur Befestigung der Gehäusekappe sind an dem Gehäuse in gegenüberliegenden Gehäuseabschnitten 201, 201' bzw. 202, 202' entsprechende Nasen 203, 203' bzw. 204, 204' vorgesehen, wobei in der perspektivischen Darstellung der 1 nur die Gehäuseabschnitte 201' und 203' sowie die Nasen 203' und 204' ersichtlich sind. Über entsprechende Eingriffselemente der Gehäusekappe (siehe 4 bis 6), die in die Nasen eingreifen, erfolgt die Befestigung der Gehäusekappe auf dem Gehäuse 2. Der Aufbau des in 1 gezeigten Steckers ist an sich bekannt ist. Demzufolge werden nicht alle Bestandteile des dargestellten Laststeckers in Detail erläutert. Die erfindungswesentliche Neuerung besteht in der Verwendung der weiter unten beschriebenen Gehäusekappe.
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2 zeigt in perspektivischer Darstellung den Laststecker aus 1, wobei die Darstellung entlang einer Ebene senkrecht zu der Stromleitung 4 geschnitten ist, um hierdurch den inneren Aufbau des Laststeckers freizulegen. Man erkennt in 2 insbesondere den Federkontakt 3, der zwei gegenüberliegende, nach innen gebogene Federlamellen 301 mit darin vorgesehenen länglichen Einschnitten umfasst. Von den Federlamellen, die den eigentlichen Federkontakt bilden, erstrecken sich metallische Abschnitte 302 nach oben, die in einen gemeinsamen metallischen Verbindungsabschnitt 303 münden. Zwischen den metallischen Abschnitten 302 verläuft ein metallischer Brückenabschnitt (nicht aus 2 ersichtlich). Der Verbindungsabschnitt 303, der im Folgenden auch als Kontaktfahne bezeichnet wird, ist mit dem Leiter der Stromleitung 4 verbunden, wie aus 3 ersichtlich ist.
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Der Federlamellen 301 sowie die Abschnitte 302 und 303 bestehen aus einer Bronzelegierung, welche mit Zinn oder ggf. auch mit Silber beschichtet ist, um hierdurch eine gute Leitfähigkeit hin zu der Steckfahne des Gegenanschlusses zu erreichen, wobei die Steckfahne auch mit einer metallischen Beschichtung, z. B. einer Silberbeschichtung, versehen ist. Aus 2 ist ferner ersichtlich, dass die Federlamellen 301 und die metallischen Abschnitte 302 in einer sog. Metallüberfeder 5 eingesetzt sind. Ferner erkennt man den Gehäuseabschnitt 201 sowie den Gehäuseabschnitt 202, welche entsprechende Nasen 203 bzw. 204 aufweisen. Diese Gehäuseabschnitte mit den entsprechenden Nasen waren in der perspektivischen Darstellung der 1 auf der Unterseite angeordnet und somit verdeckt.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung des rückwärtigen Bereichs des Steckers aus 1. Man erkennt in dieser Figur den Aufbau der Stromleitung 4. Insbesondere wird ersichtlich, dass sich aus der Isolierung 401 der Stromleitung 4 der metallische Stromleiter 402 in das Gehäuse 2 hinein erstreckt. Das vordere Ende des Stromleiters ist über eine Schweißverbindung mit der Kontaktfahne 303 verbunden. Darüber hinaus erkennt man eine am Gehäuse 2 vorgesehene Rastnase 205, über welche das Gehäuse in an sich bekannter Weise in dem Gehäuse des Gegenanschlusses, der die Steckfahne aufweist, verrastet wird.
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Herkömmlicherweise wird auf die in 3 gezeigte Oberseite des Gehäuses ein flacher Deckel aufgesetzt, ohne dass dieser mit den Bestandteilen im Inneren des Gehäuses wechselwirkt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass es zu Relativbewegungen zwischen dem Federkontakt 3 und dem Gehäuse 2 kommen kann, z. B. aufgrund einer Bewegung des Stromkabels 4, welches wegen mangelndem Bauraum oftmals in der Nähe des Laststeckers abgebogen wird und Druck auf den Federkontakt ausübt. Demzufolge tritt eine Bewegung zwischen den Federlamellen des Federkontakts und der darin eingesetzten Steckfahne auf, was zu einem Abrieb der Beschichtungen von Steckfahne und Federlamellen führt. Hierdurch steigt der Übergangswiderstand, was zum Stromausfall oder auch zu Überhitzung führen kann.
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Zur Vermeidung der soeben beschriebenen Problematik wird in der hier beschriebenen Ausführungsform die in 4 gezeigte Gehäusekappe 6 verwendet, welche auf die Oberseite des Gehäuses 2 aus 3 aufgesetzt wird. Die Gehäusekappe umfasst einen hinteren Abschnitt 601, der auf der Vorderseite geöffnet ist. Auf der Oberseite des Abschnitts 601 sind eine größere Öffnung 602 sowie zwei kleinere Öffnungen 603 vorgesehen. Ferner steht aus der geöffneten Vorderseite des Abschnitts 601 eine U-förmige Spange vor, welche zwei Schenkel 604 mit darin enthaltenen Eingriffsöffnungen 605 umfasst. Beim Aufsatz der Gehäusekappe auf die Oberseite des Gehäuses 2 werden die Schenkel 604 durch die schrägen Oberflächen der beiden Nasen 204 und 204' auseinander gedrückt, bis die Nasen schließlich in die Öffnungen eingreifen und hierdurch die Gehäusekappe auf dem Gehäuse arretieren.
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Zu Arretierung sind ferner zwei weitere Schenkel 610 mit entsprechenden Öffnungen 611 vorgesehen, welche unter den Öffnungen 603 angeordnet sind (siehe 5). In gleicher Weise wie die Schenkel 604 wechselwirken die Schenkel 610 mit den anderen beiden Nasen 203 und 203'. D. h., durch die schrägen Flächen der Nasen werden beim Aufsetzen der Gehäusekappe auf das Gehäuse die beiden Schenkel 610 auseinandergedrückt, bis schließlich die Nasen in die Eingriffsöffnungen eingreifen und hierdurch die Gehäusekappe am Gehäuse arretieren. Zum Lösen der Gehäusekappe vom Gehäuse können die Schenkel 604 bzw. 610 wieder auseinandergedrückt werden, wobei hierfür ein entsprechendes Werkzeug in die Öffnungen 603 eingeführt werden kann.
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Nach Aufsatz der Gehäusekappe 6 auf das Gehäuse 2 befindet sich in der Öffnung 602 die Rastnase 205, über welche bei Anschluss des Laststeckers im Fahrzeug eine Verbindung zum die Steckfahne enthaltenden Gegenanschluss hergestellt wird. Über einen Eingriff in die Öffnung 602 mit einem entsprechenden Werkzeug kann die über die Rastnase bewirkte Arretierung gelöst werden und hierdurch das Gehäuse vom korrespondierenden Gegenanschluss entfernt werden.
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5 zeigt die Unterseite der Gehäusekappe 6 aus 4. Neben den beiden bereits oben erläuterten Schenkeln 610 mit Eingriffsöffnungen 611 erkennt man als erfindungswesentliches Element eine Kontur 606 in der Form einer Vielzahl von Stegen, wobei nicht alle Stege aus Übersichtlichkeitsgründen mit Bezugszeichen bezeichnet sind. Im Besonderen enthält die Kontur 606 einen L-förmigen Steg 608, zu dem ein Steg 609 beabstandet ist. Ferner ist auf dem kurzen Schenkel des Stegs 608 der Steg 607 angeordnet. Die Stege der Kontur sind dabei zwischen den beiden Schenkeln 610 angeordnet. Die Form der Kontur bzw. der Stege ist derart ausgebildet, dass hierdurch ein Formschluss zu entsprechenden Bauteilen innerhalb des Gehäuses 2 erzeugt wird. Im Besonderen liegt dabei das Ende des Leiters 402 mit seiner Unterseite auf der Oberseite des kurzen Schenkels des L-förmigen Stegs 608 auf und die Vorderseite des Leiters stößt an den Steg 607 an. Darüber hinaus liegt ein Abschnitt der Kontaktfahne 303 in einem Zwischenraum zwischen der Vorderkante des L-förmigen Stegs 608 und des weiteren Stegs 609.
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Auch die restliche Kontur der Stege greift in entsprechende korrespondierende Konturen in Gehäuse ein. Auf diese Weise wird ein Formschluss geschaffen, so dass der Federkontakt 3 innerhalb des Gehäuses fixiert ist. Mit anderen Worten wird über die Kontur eine Aussteifung des Federkontakts innerhalb des Gehäuses geschaffen, wodurch Relativbewegungen des Federkontakts gegenüber dem Gehäuse und hierdurch die Relativbewegung zwischen den Federlamellen und der Steckfahne vermieden werden. Auf diese Weise wird eine sichere elektrische Kontaktierung zwischen dem Laststecker und dem korrespondierenden Gegenanschluss erreicht.
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6 zeigt den Zusammenbau des Gehäuses 2 mit einer Gehäusekappe 6. Die Gehäusekappe 6 aus 6 entspricht weitestgehend der in 4 und 5 gezeigten Gehäusekappe. Lediglich die Öffnung 602 auf der Oberseite ist etwas anders ausgestaltet und es ist ferner ein halbkreisförmiger Vorsprung 612 am vorderen Ende der Gehäusekappe vor den Schenkeln 604 vorgesehen. Dieser Vorsprung 612 umfasst zwei Stege, so dass eine Führung gebildet wird, in welche ein Kabelbinder zur Befestigung der Stromleitung 4 an der Gehäusekappe 6 eingelegt werden kann. Aus 6 wird insbesondere ersichtlich, wie eine entsprechende Nase 204 in die Eingriffsöffnung 605 eines Schenkels 604 eingreift. Hierdurch wird eine Verrastung der Gehäusekappe am Gehäuse bewirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laststecker
- 2
- Gehäuse
- 201, 201', 202, 202'
- Gehäuseabschnitte
- 203, 203', 204, 204'
- Nasen
- 205
- Rastnase
- 2'
- Gehäuseabschnitt
- 2''
- Öffnung
- 3
- Federkontakt
- 301
- Federlamellen
- 302
- Kontaktabschnitte
- 303
- Verbindungsabschnitt
- 4
- Stromleitung
- 401
- Isolierung
- 402
- Leiter
- 5
- Stahlüberfeder
- 6
- Gehäusekappe
- 601
- hinterer Abschnitt der Gehäusekappe
- 602, 603
- Öffnungen
- 604, 610
- Schenkel
- 605, 611
- Eingriffsöffnungen
- 606
- Kontur
- 607, 608, 609
- Stege
- 612
- Vorsprung