EP1927163B1 - Elektrischer steckverbinder mit vorgespannten kontaktlamellen - Google Patents

Description

Stand der Technik
• Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einer zum Einführen eines elektrisch leitenden Kontaktpins vorgesehenen Steckaufnahme.
• Derzeit sind im Automotivbereich Kontaktsysteme bekannt, bei denen Kontaktlamellen in einem vorgespannten Zustand für die Steckung auf den Kontaktpin bereitstehen. Diese Vorspannung wird dadurch erreicht, dass die Kontaktlamellen bewusst aus einem zunächst überbogenen Zustand zurückgebogen werden und in dieser neuen Lage durch starre Widerlager an einer Stahlüberfeder abgestützt werden. Durch die Vorspannung der Kontaktlamellen soll ein großes Kontaktgap eingestellt werden, ohne die im gesteckten Zustand wirksamen Kontaktnormalkräfte zu senken, die durch den Vorverbiegungszustand der Kontaktlamellen im unbelasteten Zustand definiert werden. Der Vorteil eines auf diese Weise eingestellten großen Kontaktgaps liegt darin, dass die hohe Reibkraft zu Beginn des Steckvorgangs (Aufschnäbel-Peak im Steckkraft-Weg-Diagramm) erheblich reduziert wird, da die Kontaktlamellen und der Kontaktpin erst unmittelbar vor dem parallelen Bereich des Kontaktpins aufeinandertreffen, also in einem Bereich, in dem die Gleitwinkel - bezogen auf die Reibkräfte - günstiger sind.
• Weiterhin wird durch ein großes Kontaktgap die Wahrscheinlichkeit einer Hintersteckung der Kontaktlamellen reduziert. Bei bekannten Kontaktsystemen mit vorgespannten Kontaktlamellen handelt es sich bei den Widerlagern für die Vorspannung um starre Elemente der Stahlüberfeder, die die Federbewegung der Kontaktlamellen auch im gesteckten Zustand einseitig begrenzen. Aufgrund der engen Toleranzen solcher Federsysteme besteht die Gefahr, dass die Kontaktkraft nicht vollständig erreicht wird bzw. dass der Kontaktpin nur einseitig kontaktiert wird. Elektrische Steckverbinder für schüttelfeste Steckverbindungen sind etwa aus der DE 200 06 550 bekannt. Schiebbare elektrische Steckvorrichtungen sind auch aus der DE 195 11 225 bekannt.
• US-A-4 887 980 offenbart einen Steckverbinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vorteile der Erfindung
• Der erfindungsgemäße elektrische Steckverbinder mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Kontaktlamellen im aufgesteckten Zustand über ihren gesamten Federbereich ohne Beeinflussung durch Spreizelemente arbeiten können. Durch die sehr genaue Art der Vorspannungseinstellung wird der Aufschnäbel-Peak während des Steckvorganges bis auf das Niveau der Gleitreibungskräfte im Plateaubereich des Steckkraft-Weg-Verlaufs reduziert. Er lässt sich ferner in Kontaktsysteme implementieren, deren vorderer Kontaktierbereich schwingungstechnisch von einem Crimpbereich und einer Stahlüberfeder entkoppelt ist, da Wechselwirkungen mit den umgebenden Elementen des Kontakts bei diesem System nicht notwendig sind. Auch lässt sich ein solcher Steckverbinder in sehr engen Toleranzen fertigen, da es sich ausschließlich um Stanz-Biegeprozesse handelt und die Präzision von Stanzprozessen an dieser Stelle das Gap-Maß definiert.
• Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnungen
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steckverbinders wird in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Steckverbinders in seinem zur Einführen eines Kontaktpins bereiten Ausgangszustand;

Fig. 2

den Steckverbinder in einer Schnittansicht gemäß II in Fig. 1 im Ausgangszustand sowie die zugehörige Einbausituation bei noch nicht in den Steckverbinder eingeführtem Kontaktpin relativ zu einem Kontaktpunkt des Steckverbinders;

Fig. 3

den Steckverbinder in einer Schnittansicht sowie die zugehörige Einbausituation, kurz bevor der Kontaktpin auf Rastlaschen des Steckverbinders trifft, in einer Darstellung analog zu Fig.2;

Fig. 4

den Steckverbinder in einer Schnittansicht sowie die zugehörige Einbausituation, wenn die Rastlaschen des Steckverbinders durch den eingeführten Kontaktpin teilweise aufgespreizt sind, in einer Darstellung analog zu Fig.2; und

Fig. 5

den Steckverbinder in einer Schnittansicht sowie die zugehörige Einbausituation im Endzustand, wenn die Rastlaschen des Steckverbinders durch den eingeführten Kontaktpin vollständig aufgespreizt sind, in einer Darstellung analog zu Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
• Der in Fig. 1 in seinem Ausgangszustand gezeigte elektrische Steckverbinder 1 weist einen rahmenförmigen Grundkörper 2 sowie eine Steckaufnahme 3 auf, in die ein flacher Kontaktpin 4 ( Fig. 2 ) in Steckrichtung 5 einführbar ist. Die Steckaufnahme 3 ist durch zwei parallele zungenförmige Kontaktlamellen 6, 7 gebildet, zwischen denen der Kontaktpin 4 in den Steckverbinder 1 eingeführt wird. Die beiden Kontaktlamellen 6, 7 sind an ihrem einen Ende integral mit dem Grundkörper 3 verbunden, nämlich die in Fig. 1 obere Kontaktlamelle 6 am oberen Rahmenschenkel 2a und die untere Kontaktlamelle 7 am unteren Rahmenschenkel 2b des Grundkörpers 3, während sich die freien Enden 6a, 7a der Kontaktlamellen 6, 7 entgegen der Steckrichtung 5 erstrecken.
• Die obere Kontaktlamelle 6 weist auf ihrer einen, in Fig. 2 rechten Seite eine seitlich vorstehende Rastlasche 8, die aus der Lamellenebene um 90° in Richtung auf die untere Kontaktlamelle 7 abgewinkelt ist, und auf ihrer anderen, linken Seite eine Stützlasche 9 auf. Analog weist die untere Kontaktlamelle 7 auf ihrer linken Seite eine seitlich vorstehende Rastlasche 10, die aus der Lamellenebene um 90° in Richtung auf die obere Kontaktlamelle 6 abgewinkelt ist, und auf ihrer rechten Seite eine Stützlasche 11 auf. Der Steckverbinder 1 ist vorzugsweise ein Stanzteil aus elektrisch leitendem Material, wie z.B. Eisen, Kupfer, Messing oder deren Legierungen.
• Im Ausgangszustand des Steckverbinders 1 sind einerseits, wie die Fign. 1 und 2 zeigen, die Rastlaschen 8, 10 jeweils auf den Stützlaschen 9, 11 abgestützt, und zwar mit Vorspannung, und andererseits sind die Kontaktlamellen 6, 7, wie die Fig. 2 zeigt, im Bereich der Laschen 8 bis 11 gegenüber ihren Rahmenschenkeln 2a, 2b schraubenartig im Uhrzeigersinn verdreht und somit entgegen dem Uhrzeigersinn in ihre zu den Rahmenschenkeln 2a, 2b parallele Lage vorgespannt. Die Rast- und Stützlaschen 8 bis 11 bilden auf beiden Seiten der Kontaktlamellen 6, 7 jeweils eine Rastung 12, durch die die Kontaktlamellen 6, 7 aufeinander zu und entgegen dem Uhrzeigersinn zum Grundkörper 3 vorgespannt sind. Zwischen den Stütz- und Rastlaschen 8 bis 11 und den freien Enden 6a, 7a weisen die Kontaktlamellen 6, 7 auf ihren einander zugewandten Innenseiten jeweils einen als erhabene hügelartige Kontaktkuppe ausgebildeten Kontaktpunkt 13, 14 auf, mit dem der Steckverbinder 1 den eingeführten Kontaktpin 4 kontaktiert. Im einführbereiten Ausgangszustand des Steckverbinders ist der Abstand der Kontaktlamellen 6, 7 größer als die Dicke des Kontaktpins 4.
• Die Fign. 2 bis 5 zeigen schematisch die zeitliche Abfolge beim Einführen des Kontaktpins 4 in die Steckaufnahme 3 des Steckverbinders 1, wobei in der unteren Hälfte schematisch jeweils die Interaktion des Kontaktpunktes 13 der unteren Kontaktlamelle 7 mit dem Kontaktpin 4 in einer schematischen Ansicht von oben dargestellt ist.
• In der in Fig. 2 gezeigten aufnahmebereiten Ausgangsstellung des Steckverbinders 1 sind die Kontaktlamellen 6, 7 durch die beiden Rastungen 12 aufeinander zu und verdreht zum Grundkörper 3 vorgespannt gehalten. Der Querabstand zwischen beiden Rastlaschen 8, 10 ist mit a bezeichnet und ist kleiner als die Breite des Kontaktpins 4, dessen vorderer Steckbereich 4a verjüngt ist.
• Fig. 3 zeigt den Steckverbinder 1 und den in die Steckaufnahme 3 eingeführten Kontaktpin 4, dessen vorderer Steckbereich 4a noch nicht auf die Rastlaschen 8, 10 des Steckverbinders 1 aufgelaufen ist. Der Kontaktpin 4 ist noch nicht in Kontakt mit den Kontaktpunkten 13, 14 der Kontaktlamellen 6, 7.
• Fig. 4 zeigt den Steckverbinder 1 und den tiefer in die Steckaufnahme 3 eingeführten Kontaktpin 4, der mit seinem verjüngten vorderen Steckbereich 4a nunmehr zwischen die Rastlaschen 8, 10 des Steckverbinders 1 eingeschoben ist. Dadurch sind die Rastlaschen 8, 10 in Querrichtung auf ein Maß b gegeneinander aufgespreizt, liegen aber noch auf den Stützlaschen 9, 11 auf. Der Kontaktpin 4 ist noch nicht in Kontakt mit den Kontaktpunkten 13, 14 der Kontaktlamellen 6, 7.
• Sobald durch weiteres Einführen des Kontaktpins 4 die Stützlaschen 8, 10 in Querrichtung vollständig auf die Breite c des Kontaktpins 4 aufgespreizt sind, liegen die Rastlaschen 8, 10 nicht mehr auf den Stützlaschen 9, 11 auf. Die Rastungen 12 sind gelöst, so dass sich die beiden Kontaktlamellen 6, 7 aufgrund ihrer Vorspannungen sowohl aufeinander zu bewegen als auch entgegen dem Uhrzeigersinn in ihre zu den Rahmenschenkeln 2a, 2b parallele Lage zurückdrehen. Fig. 5 zeigt den Steckverbinder 1 in diesem Endzustand, in dem die Kontaktlamellen 6, 7 mit ihren Kontaktpunkten 13, 14 am Kontaktpin 4 anliegen und parallel zu den Rahmenschenkeln 2a, 2b ausgerichtet sind.
• Statt auf den seitlich vorstehende Stützlaschen 9, 11 können sich die Rastlaschen 8, 10 im aufnahmebereiten Ausgangszustand auch auf den Kontaktlamellen 6, 7 abstützen.

Claims (8)

1. Elektrischer Steckverbinder (1) mit einer zum Einführen eines elektrisch leitenden Kontaktpins (4) vorgesehenen Steckaufnahme (3), die durch zwei zueinander beabstandete, parallele Kontaktlamellen (6, 7) gebildet ist, welche sich von einem Grundkörper (2) entgegen der Steckrichtung (5) erstrecken, und mit mindestens einer Rastung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Rastung im einführbereiten Ausgangszustand des Steckverbinders (1) die Kontaktlamellen (6, 7) in einem aufeinander zu und gegenüber dem Grundkörper (2) verdreht vorgespannten Zustand hält und durch Einführen des Kontaktpins (2) lösbar ist.
2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten des eingeführten Kontaktpins (4) jeweils eine Rastung (12) vorgesehen ist.
3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. jede Rastung (12) durch eine an der einen Kontaktlamelle (6, 7) auslenkbar vorgesehene Rastlasche (8, 10) gebildet ist, die im einführbereiten Ausgangszustand des Steckverbinders (1) auf dieser Kontaktlamelle abgestützt ist und in die Einführbahn des Kontaktpins (4) ragt.
4. Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an der einen Kontaktlamelle (6, 7) vorgesehene Rastlasche (8, 10) in Richtung auf die andere Kontaktlamelle abgewinkelt ist.
5. Steckverbinder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. jede Rastlasche (8, 10) durch den Kontaktpin (4) in Querrichtung aus ihrer abgestützten Rastposition auslenkbar ist.
6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im einführbereiten Ausgangszustand des Steckverbinders (1) die an der einen Kontaktlamelle (6, 7) vorgesehene Rastlasche (8, 10) auf einer seitlich überstehenden Stützlasche (11, 12) der anderen Kontaktlamelle abgestützt ist.
7. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlamellen (6, 7) auf ihren einander zugewandeten Innenseiten Kontaktpunkte (13, 14) zum Kontaktieren des Kontaktpins (4) aufweisen.
8. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im einführbereiten Ausgangszustand des Steckverbinders (1) der Abstand der Kontaktlamellen (6, 7) größer als die Dicke des Kontaktpins (4) ist.

Images