DE19915637A1

DE19915637A1 - Steckverbindung für Bordnetze von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19915637A1
Application number: DE1999115637
Authority: DE
Inventors: Bernd Rech; Andreas Luebke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-12

Abstract

Es wird eine Steckverbindung für Bordnetze von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen, die eine Steckdose (12) mit axial hintereinander angeordneten Polklemmen (14, 15) für unterschiedliche Bordnetzspannungen besitzt. Die Steckdose (12) ist an ihrer hülsenförmigen Innenwandung mit einer Kontaktfläche (17) versehen, die als Masseverbindung dient. Die Steckdose (12) ist sowohl für herkömmliche Stecker als auch für einen zapfenförmigen Stecker geeignet, der stirnseitig einen in die zweite Polklemme (15) einführbaren Kontaktstift hat. Es lassen sich somit an die Steckdose (12) elektrische Verbraucher anschließen, die unterschiedliche Bordnetzspannungen benötigen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung für Bordnetze von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Kraftfahrzeugen werden für den Anschluß von elektrischen Geräten Steckverbindungen verwendet, die aus einer hülsenförmigen Steckdose und einem entsprechend geraden, zapfenförmigen Stecker bestehen. Die Steckdose kann zum Anschluß eines Mobiltelefons, einer Kühlbox oder beispielsweise auch zum Einstecken eines Zigarettenanzünders verwendet werden.

Die bisher üblicherweise verwendete Bordnetzspannung in Kraftfahrzeugen beträgt 12 Volt, weshalb die mit den bekannten Steckverbindungen anzuschließenden elektrischen Geräte für eine Versorgungsspannung von 12 Volt ausgelegt sind. Um die Stromversorgung für Hochstromverbraucher zu verbessern, könnten weitere zusätzliche Spannungsebenen in den Bordnetzen eingeführt werden, beispielsweise mit einer Bordnetzspannung von 42 Volt. Die Spannungserzeugung könnte dann bei 42 Volt stattfinden und es könnten große Teile der Verbraucher in einem Kraftfahrzeug mit 42 Volt betrieben werden. Das im Handel erhältliche elektrische Zubehör könnte ebenfalls auf diese höhere Spannung nach und nach umgestellt werden, jedoch sollte dabei auch die Möglichkeit bestehen, die bisher schon vorhandenen elektrischen Zubehörartikel mit der bisher verwendeten Spannung von 12 Volt betreiben zu können. Es wäre somit zweckmäßig Fahrzeugsteckdosen zur Verfügung zu stellen, die in einem Kraftfahrzeug die Möglichkeit geben, sowohl elektrische Verbraucher mit einer Betriebsspannung von 42 Volt als auch mit einer Betriebsspannung von 12 Volt anschließen zu können. Die Gefahr von Verwechslungen bei der Benutzung der Steckverbindungen müßte dabei ausgeschlossen werden, um Schäden an den elektrischen Verbrauchern zu vermeiden.

Aus der DE 197 00 581 A1 ist ein Steckdosen-Wandler-System zur 12 Volt- und 24 Volt- Versorgung eines Nutzfahrzeuganhänger-Antiblockiersystems über eine Steckdose bekannt. Die dabei vorgesehene Steckdose besitzt mehrere Buchsen für die unterschiedlichen Spannungen, wobei durch Verwendung von in die Buchsen eingesetzten Blindstiften gewährleistet wird, daß nur der für die jeweils anliegende Spannung vorgesehene Stecker in die Steckdose eingesteckt werden kann. Die Steckdose muß somit an den jeweils zu verwendenden Stecker durch Einsetzen entsprechender Blindstifte angepaßt werden.

Aus der DE 33 10 571 sind Steckdosen für den Netzanschluß in Gebäuden bekannt, die Anpassungen an unterschiedliche Ländernormen zur Aufnahme unterschiedlich ausgebildeter Stecker besitzen. Die Steckdosen weisen entsprechend den jeweils vorgesehenen Steckern unterschiedliche Positionen und Formen für die Polbuchsen auf. Die Verwendung unterschiedlicher Netzspannungen an einer Steckdose ist dabei nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung für Bordnetze von Kraftfahrzeugen zu schaffen, an deren Steckdose zwei unterschiedliche Versorgungsspannungen für anzuschließende elektrische Geräte anliegen können und die für bisher übliche zapfenförmige Stecker weiterhin verwendbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale. Die als hülsenförmiges Teil ausgebildete Steckdose besitzt im Bereich des Steckdosenbodens zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Polklemmen, von denen die erste Polklemme für eine erste Bordnetzspannung und die zweite für eine zweite Bordnetzspannung vorgesehen ist. Die Steckdose besitzt von ihrer Steckdosenöffnung bis zur ersten Polklemme den gleichen Aufbau, wie herkömmliche Steckdosen, so daß ein herkömmlicher Stecker ohne weiteres verwendbar ist. Die Steckdose besitzt aber zusätzlich die zweite, tiefer in der Steckdose angeordnete Polklemme, mit der ein entsprechend angepaßter Stecker in Kontakt treten kann. Der hierfür erfindungsgemäß vorgesehene Stecker besitzt an seiner Stirnseite einen abstehenden Kontaktstift, der bei vollständig in die Steckdose eingeführtem Stecker mit der zweiten Polklemme in Kontaktverbindung steht. An dem Kontaktstift kann dann beispielsweise eine Bordnetzspannung von 42 Volt anliegen, während bei Verwendung eines herkömmlichen Steckers dieser nur mit der ersten Polklemme in Kontakt kommt, an welcher beispielsweise eine Bordnetzspannung von 12 Volt anliegt. Die elektrischen Verbraucher, die mit der herkömmlicherweise vorgesehenen Bordnetzspannung von 12 Volt zu betreiben sind, lassen sich somit ohne irgendwelche Änderungen mit den bisher verwendeten Steckern an der Steckdose anschließen. Außerdem lassen sich Hochstromverbraucher mit einem entsprechend angepaßten Stecker an die zusätzlich bereitgestellte höhere Bordnetzspannung anschließen.

Der am Stecker abstehende Kontaktstift steht vorzugsweise koaxial zur Steckerlängsachse an der Stirnseite des Steckers ab. Der Kontaktstift ist dabei in seiner Dimensionierung so beschaffen, daß er mit den Polklemmen für die niedrigere Bordnetzspannung auch beim Einführen des Steckers in die Steckdose nicht in Kontakt kommt.

Die erste und die zweite Polklemme sind vorzugsweise axialsymmetrisch angeordnet und besitzen jeweils zwei gegenüberliegende Buchsenfedern, wobei die Buchsenfedern der ersten Polklemme einen größeren Abstand zueinander haben als der Durchmesser des am Stecker vorgesehenen Kontaktstifts. Der Abstand der Buchsenfedern der ersten Polklemme wird dabei so gewählt, daß beim Einführen des Steckers eine Kontaktierung mit dem am Stecker abstehenden Kontaktstift sicher vermieden wird, da der Kontaktstift nur mit der tiefer im Stecker liegenden zweiten Polklemme in Kontakt treten soll.

Die Steckverbindung kann auch so ausgebildet sein, daß jede der beiden Bordnetzspannungen einen separaten Masseanschluß hat. Zu diesem Zweck kann die Steckdose eine zweite Kontaktfläche für einen zweiten Spannungspol haben, wobei die zweite Kontaktfläche bei in die Steckdose eingeführtem Stecker mit einem am Stecker angeordneten Kontaktelement für den zweiten Spannungspol in Kontaktverbindung steht.

Die zweite Kontaktfläche an der Steckdose ist vorzugsweise zwischen der ersten und der zweiten Polklemme angeordnet, wobei das Kontaktelement für den zweiten Spannungspol am Stecker zwischen dem Kontaktelement für die erste Bordnetzspannung und dem Kontaktstift für die zweite Bordnetzspannung angeordnet ist. Die Ausführung der Steckverbindung mit separaten Masseverbindungen für jeden der beiden Bordnetzspannungen hat den Vorteil, daß eine vollständige Potentialtrennung zwischen beiden Bordnetzspannungen möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine herkömmliche Steckverbindung mit einem zapfenförmigen herkömmlichen Stecker,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steckdose,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Stecker zur Verwendung mit der in Fig. 2 dargestellten Steckdose und

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Steckverbindung mit einem zweiten Spannungspol für eine weitere Masseverbindung.

Fig. 1 zeigt eine Steckverbindung nach dem Stand der Technik, die aus einem zylindrischen, zapfenförmigen Stecker 1 und einer entsprechenden, hülsenförmigen Steckdose 2 besteht. Das Gehäuse der Steckdose 2 ist mit unterbrochenen Linien angedeutet. Am Steckdosengrund besitzt die Steckdose 2 eine Polklemme 3, die zwei gegenüberliegende Buchsenfedern 4, 5 hat. An der Stirnseite des Steckers 1 besitzt dieser ein scheibenförmiges Kontaktelement 6, dessen umlaufende Ring-Kontaktfläche 7 mit den Buchsenfedern 4, 5 der Polklemme 3 in Kontakt steht. Der Grundkörper 8 des Steckers 1 besteht aus einem nichtleitenden Material, so daß die an seiner Umfangsfläche als federnde Bügel ausgebildeten Kontaktelemente 9 gegenüber dem scheibenförmigen Kontaktelement 6 isoliert sind. Die Kontaktelemente 9 stehen mit einer innen an der Hülsenwandung 10 des Steckers 2 ausgebildeten Kontaktfläche 11 in elektrischer Verbindung. Die Kontaktfläche 11 kann dabei einen ersten Spannungspol, beispielsweise die elektrische Masse darstellen, während an der Polklemme 3 die herkömmlicherweise verwendete Bordnetzspannung von 12 Volt anliegt.

Die in Fig. 2 dargestellte Steckdose 12 bildet zusammen mit dem in Fig. 3 dargestellten Stecker 13 eine Steckverbindung, die auch die Verwendung eines herkömmlichen Steckers 1, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, erlaubt.

Die in Fig. 2 dargestellte Steckdose 12 besitzt in axialer Richtung hintereinander angeordnet eine erste Polklemme 14 für eine erste Bordnetzspannung und eine zweite Polklemme 15 für eine zweite Bordnetzspannung. Innen an der Hülsenwandung 16 erstreckt sich eine hülsenförmig ausgebildete erste Kontaktfläche 17, die vorzugsweise den Masseanschluß bildet. Der Grundkörper 18 des Steckers 12 besteht aus Kunststoff oder einem anderen nichtleitenden Material.

Die Polklemme 14 besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei gegenüberliegende Buchsenfedern 19, 20, die auf einer Ringscheibe 21 befestigt sind. Die Ringscheibe 21 kann auch eine am Grundkörper 18 angeformte Wandung sein, wobei in jedem Fall eine Durchführungsöffnung 22 ausgebildet ist, durch die ein am Stecker 13 abstehender Kontaktstift 23 zur Polklemme 15 hindurchführbar ist.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Stecker 13 kann der Kontaktstift 23 insgesamt ein metallischer Stift sein, wobei es sich aber auch um einen nur an seiner Umfangsfläche metallisierten Kontaktstift handeln kann. Der Kontaktstift 23 ermöglicht es, mit dem Stecker 13 die an der Polklemme 15 anliegende zweite Bordnetzspannung abzugreifen, um diese einem mit dem Stecker 13 verbundenen, hier nicht dargestellten elektrischen Verbraucher zuzuführen. Die an der Polklemme 15 anliegende zweite Bordnetzspannung kann beispielsweise 42 Volt betragen, während die an der ersten Polklemme 14 anliegende erste Bordnetzspannung 12 Volt aufweisen kann. Die Masseverbindung erhält der Stecker 13 ebenso wie der in Fig. 1 dargestellte herkömmliche Stecker 1 über federnde Kontaktelemente 24, die gegenüber dem Kontaktstift 23 isoliert sind.

Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, am Stecker 13 ein zusätzliches Kontaktelement an der Position 25 vorzusehen, um zusätzlich einen Kontakt mit der ersten Polklemme 14 zu erhalten, falls auch elektrische Verbraucher angeschlossen werden sollen, für die die Bereitstellung beider vorhandenen Bordnetzspannungen vorteilhaft wäre.

Das in Fig. 4 dargestellte Steckersystem besitzt einen in eine Steckdose 12 eingesetzten Stecker 13, der für einen zweiten Spannungspol ein zusätzliches Kontaktelement 26 hat. Das Kontaktelement 26 steht in Kontaktverbindung mit einer zweiten, an der Steckdose 12 ausgebildeten Kontaktfläche 27. Die zweite Kontaktfläche 27 befindet sich zwischen der ersten und der zweiten Polklemme 14; 15. Das Kontaktelement für den zweiten Spannungspol am Stecker 13 ist zwischen dem Kontaktelement 6 für die erste Bordnetzspannung und dem Kontaktstift 23 für die zweite Bordnetzspannung angeordnet. Der zweite Spannungspol bildet im dargestellten Ausführungsbeispiel eine separate Masseverbindung für die zweite Bordnetzspannung.

Bezugszeichenliste

1

Stecker

2

Steckdose

3

Polklemme

4

Buchsenfeder

5

Buchsenfeder

6

Kontaktelement

7

Ring-Kontaktfläche

8

Grundkörper

9

Kontaktelemente

10

Hülsenwandung

11

Kontaktfläche

12

Steckdose

13

Stecker

14

Polklemme

15

Polklemme

16

Hülsenwandung

17

Kontaktfläche

18

Grundkörper

19

Buchsenfeder

20

Buchsenfeder

21

Ringscheibe

22

Durchführungsöffnung

23

Kontaktstift

24

Kontaktelemente

25

Position

26

Kontaktelement

27

Kontaktfläche

Claims

1. Steckverbindung für Bordnetze von Kraftfahrzeugen mit einer hülsenförmigen Steckdose (12), die innen an der Hülsenwandung (16) eine erste Kontaktfläche (17) für einen ersten Spannungspol und im Bereich des Steckdosenbodens wenigstens eine erste Polklemme (14) für eine erste Bordnetzspannung hat, und in die ein gerader, zapfenförmiger Stecker (1; 13) einsteckbar ist, der an seiner Umfangsfläche wenigstens ein Kontaktelement (9; 23) für einen ersten Spannungspol und an seinem vorderen Ende wenigstens ein Kontaktelement (6) mit einer umlaufenden Ring-Kontaktfläche (7) für eine erste Bordnetzspannung hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckdose (12) gegenüber der ersten Polklemme (14) für die erste Bordnetzspannung eine tiefer in der Steckdose (12) angeordnete zweite Polklemme (15) für eine zweite Bordnetzspannung hat, und daß die zweite Polklemme (15) mit einem an der Stirnseite des Steckers (13) abstehenden Kontaktstift (23) bei in die Steckdose (12) eingestecktem Stecker (13) in Kontaktverbindung steht.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (23) koaxial zur Steckerlängsachse ausgerichtet ist.

3. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Polklemme (14, 15) jeweils als zwei gegenüberliegende Buchsenfedern (19, 20) ausgebildet und koaxial hintereinander in der Steckdose (12) angeordnet sind, wobei die Buchsenfedern (19, 20) der ersten Polklemme (14) einen größeren Abstand zueinander haben als der Durchmesser des Kontaktstift (23).

4. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (23) eine Metallstift oder ein Stift mit einer metallisierten Umfangsfläche ist.

5. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kontaktstift (23) und den an der Umfangsfläche des Steckers ausgebildeten Kontaktelementen (24) ein zusätzliches Kontaktelement in einer dazwischenliegenden Position (25) vorgesehen ist, welches bei in die Steckdose (12) eingestecktem Stecker (13) mit der ersten Polklemme (14) in Kontaktverbindung steht.

6. Steckverbindung nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Bereich der ersten Polklemme (14) eine zur zweiten Polklemme (15) führende Durchführungsöffnung (22) befindet.

7. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckdose (12) eine zweite Kontaktfläche (27) für einen zweiten Spannungspol hat, und daß die zweite Kontaktfläche (27) bei in die Steckdose (12) eingeführtem Stecker (13) mit einem am Stecker (13) angeordneten Kontaktelement (26) für den zweiten Spannungspol in Kontaktverbindung steht.

8. Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontaktfläche (27) an der Steckdose (12) zwischen der ersten und der zweiten Polklemme (14; 15) und das Kontaktelement (26) für den zweiten Spannungspol am Stecker (13) zwischen dem Kontaktelement (6) für die erste Bordnetzspannung und dem Kontaktstift (23) für die zweite Bordnetzspannung angeordnet ist.

9. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spannungspol eine separate Masseverbindung für die zweite Bordnetzspannung darstellt.