DE102004058945B4 - Connector for permanently safe electrical connection - Google Patents

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Abstract

Steckverbinder (110) zur dauerhaft sicheren elektrisch Verbindung eines zu kontaktierenden stiftartigen Metallformteils (312), wobei der Steckverbinder (110) als Metallformteil ausgebildet ist mit ein Anschlusselement (112) zur Verbindung mit einem Kabel und mit einer Klemmscheibe (114), bestehend aus einem äußeren Ring (118), mit einer darin angeordneten zur Mitte des Rings ausgerichteten Mehrzahl von freigestellten Klemmlippen (116) und einer zentral zur Klemmscheibe (114) angeordneten Ausnehmung.Connector (110) for permanently secure electrical connection of a pin-like metal mold part to be contacted (312), wherein the connector (110) is formed as a metal molding with a connection element (112) for connection to a cable and with a clamping disc (114) consisting of a outer ring (118), with a arranged therein to the center of the ring aligned plurality of exempted clamping lips (116) and a central to the clamping disc (114) arranged recess.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Es wird ein Steckverbinder vorgeschlagen zur dauerhaft sicheren elektrischen Verbindung eines stiftartig ausgebildeten Anschlusskontakts eines zu kontaktierenden Bauteils mit einem Verbindungskabel. Steckverbinder sind in vielfältigsten Ausgestaltungen seit langem bekannt. Eine der meist verwendeten Steckverbinder sind sog. „Fast-on” Steckverbinder. Diese bilden den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung.It a connector is proposed for permanently safe electrical Connection of a pin-like terminal of a to be contacted component with a connection cable. Connectors are in the most diverse Embodiments have long been known. One of the most used Connectors are so-called "fast-on" connectors. These form the starting point of the present invention.

Steckverbinder werden vielfältig zur elektrischen Verbindung eines Anschlusskabels mit einem zu kontaktierenden Bauteil verwendet. Fast-on Steckverbinder bestehen aus einem Stecker und einer zugeordneten Steckhülse. Hierbei ist der Stecker als flächig ausgebildetes metallisches Formteil vorzugsweise mit einer runden Ausnehmung ausgestaltet. Die Steckhülse ist als metallisches Formteil ausgebildet, wobei die beiden Längsseiten derart um ca. 270° in Richtung des Steckers gebogen sind, dass sie einen sicheren elektrischen Kontakt mit diesem eingehen. Zusätzlich weist die Steckhülse meist eine Prägung auf, die im verbundenen Zustand von Stecker und Steckverbinder in die zugeordnete Ausnehmung des Steckers einrastet, um diese Verbindung auch unter Rüttelbelastung sowie unter geringer Zugbelastung dauerhaft zu sichern.Connectors become diverse for the electrical connection of a connection cable with a to be contacted Component used. Fast-on connectors consist of a connector and an associated receptacle. Here, the plug is flat formed metallic molding preferably with a round Recess designed. The socket is as a metallic molding formed, with the two long sides so by about 270 ° in The direction of the plug are bent, that they have a safe electrical Get in touch with this. additionally has the socket usually a coinage on in the connected state of plug and connector in the associated recess of the plug snaps to this connection as well under vibration load and permanently secure under low tensile load.

Häufig ist der Stecker löt- oder schweißtechnisch an einem zu kontaktierenden Bauteil befestigt. Demgegenüber weist die Steckhülse vorteilhafterweise eine Crimpverbindung zur Quetschverbindung mit einem Anschlusskabel auf.Frequently solder the plug or by welding attached to a component to be contacted. In contrast, points the socket advantageously a crimped connection for crimping with a connection cable.

Nachteilig am oben genannten Stand der Technik sowie an vielfältigen weiteren Ausgestaltungen bekannter Steckverbinder ist, dass die Kombination aus Stecker und Steckhülse bei räumlich beengten Verhältnissen zu weit in den Innerraum eines Gerätes in dem die Verbindung angeordnet ist, hinein ragen. Weiterhin nachteilig ist, dass der Stecker häufig nicht einstückig mit dem zu kontaktierenden Bauteil ausgebildet sein kann sondern hier eine Löt- oder Schweißverbindung notwendig ist. Ebenso nachteilig ist, dass die Verbindung aus Stecker und Steckhülse nicht ausreichend gegen Zugkräfte beständig ist.adversely in the above-mentioned state of the art and in a variety of others Embodiments of known connectors is that the combination from plug and socket at spatial cramped conditions too far into the interior space of a device in which the connection is arranged is, stick in. Another disadvantage is that the plug is often not one piece but may be formed with the component to be contacted here a soldering or welded joint necessary is. Equally disadvantageous is that the connection of plug and socket not sufficient against tensile forces resistant is.

Bekannt ist aus der DE 1 024 602 B sowie aus der DE 1 678 036 U eine Sperrscheibe, wie sie hier beispielhaft zur Sicherung von Wellen gegen axiales Verschieben, wie auch gemäß der DE 1 024 602 B zur einfachen Montage eines Steckers Verwendung findet.Is known from the DE 1 024 602 B as well as from the DE 1 678 036 U a locking disc, as exemplified here for securing shafts against axial displacement, as well as in accordance with DE 1 024 602 B for easy installation of a plug is used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen einfach herzustellenden Steckverbinder vorzuschlagen, der eine kompakte, dauerhaft sichere elektrische Verbindung mit einem Verbindungselement ermöglicht, das einstückig mit dem zu kontaktierenden Bauteil ausgebildet ist.Of the Invention is based on a simple to manufacture the task To propose connectors that provide a compact, permanently safe enables electrical connection with a connecting element, the one piece is formed with the component to be contacted.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch die Maßnahmen der Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The The object is achieved by, by the measures The features of claim 1. Preferred embodiments are described in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Steckverbinder dient der dauerhaft sicheren elektrischen Verbindung zu einem vorzugsweise als stiftartiges Metallformteil ausgebildetes Verbindungselement zu einem zu kontaktierenden Bauteil. Hierbei ist das stiftartige Metallformteil einstückig mit diesem zur kontaktierenden Bauteil verbunden. Der Steckverbinder ist seinerseits als Metallformteil ausgebildet und weist ein Anschlusselement, vorzugsweise ausgebildet als Crimpanschlusselement zur Quetschverbindung mit einem Kabel auf. Dieses Crimpanschlusselement und eine einstückig damit verbundene Klemmscheibe bilden hierbei den Steckverbinder. Die Klemmscheibe ihrerseits bestehend aus einem äußeren Ring, mit einer darin angeordneten zur Mitte des Rings ausgerichteten Mehrzahl von freigestellten Klemmlippen und einer zentral zur Klemmscheibe angeordneten Ausnehmung.Of the Connector according to the invention serves the permanently secure electrical connection to a preferably designed as a pin-shaped metal molding connecting element to a component to be contacted. This is the pen-like Metal molding in one piece connected to this to the contacting component. The connector is in turn formed as a metal molding and has a connection element, preferably formed as Crimpanschlusselement for crimping with a cable on. This crimping element and one piece with it connected clamping disc form this connector. The clamping disk in turn consisting of an outer ring, with an arranged therein to the center of the ring aligned Plurality of isolated clamping lips and one central to the clamping disc arranged recess.

Der erfinderische Gedanke wird anhand der Ausführungsbeispiele der 1 und 2 näher erläutert.The inventive idea is based on the embodiments of the 1 and 2 explained in more detail.

1 zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten Steckverbinder. 1 shows a connector designed according to the invention.

2 zeigt ein leistungselektronisches Bauelement, hier eine Scheibenzelle, mit einem erfindungsgemäßen Steckverbinder. 2 shows a power electronic component, here a disc cell, with a connector according to the invention.

1 zeigt den erfindungsgemäßen Steckverbinder (110) sowohl in Draufsicht als auch in dreidimensionaler Darstellung. Der Steckverbinder (110) ist das Verbindungsglied eines Anschlussdrahts mit einem stiftartig ausgebildeten Metallformteil. Der Steckverbinder (110) selbst ist ausgebildet als ein Metallformteil mit einem Crimpanschlusselement (112) zur Quetschverbindung mit dem Anschlussdraht und mit einer Klemmscheibe (114). Diese Klemmscheibe (114) besteht aus einem äußeren Ring (118) mit vorzugsweise drei, oder hier nicht dargestellten fünf, freigestellten Klemmlippen (116). Der Durchmesser der zentralen Ausnehmung der Klemmscheibe (114) ist vorzugsweise um 0,05 mm bis 0,25 mm geringer als der Durchmesser des stiftartigen Metallformteils (310, vgl. 2), dessen Durchmesser vorzugsweise zwischen 2 mm und 8 mm beträgt. Der äußere Ring (116) hat hierbei vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 5 mm und 25 mm. 1 shows the connector according to the invention ( 110 ) both in plan view and in three-dimensional representation. The connector ( 110 ) is the connecting member of a connecting wire with a pin-shaped metal molding. The connector ( 110 ) itself is formed as a metal molding with a crimping element ( 112 ) to the crimp connection with the connecting wire and with a clamping disc ( 114 ). This clamping disc ( 114 ) consists of an outer ring ( 118 ) with preferably three, or not shown here, five isolated clamping lips ( 116 ). The diameter of the central recess of the clamping disc ( 114 ) is preferably 0.05 mm to 0.25 mm smaller than the diameter of the pin-like metal molding ( 310 , see. 2 ), whose diameter is preferably between 2 mm and 8 mm. The outer ring ( 116 ) preferably has a diameter between 5 mm and 25 mm.

Es ist weiterhin besonders bevorzugt, wenn die Klemmlippen (116) des Steckverbinders (110) aus der durch den äußeren Ring (118) gebildeten Ebene heraus entgegen der Richtung des Steckvorgangs bei der Verbindung mit dem stiftartigen Metallformteil vorgebogen sind. Hierbei hat es sich wiederum als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Tangens eines Grenzwinkels der Klemmlippen (116) zur Ebene gleich dem Gleitreibungsfaktor zwischen den Werkstoffen des stiftartigen Metallformteils (312) und der Klemmscheibe (114) ist. Der bevorzugte Winkelbereich der Vorbiegung liegt dann zwischen diesem Grenzwinkel und dem Halben Grenzwinkel. Dadurch ist die Montage auf dem stiftartigen Metallformteil (312) des äußeren Anschlusselements (310) vereinfacht und ein Herabrutschen dauerhaft sicher verhindert.It is furthermore particularly preferred if the clamping lips ( 116 ) of the connector ( 110 ) from the through the outer ring ( 118 ) formed level out against the direction of the plug-in operation in the connection with the pin-like metal mold part are pre-bent. In this case, it has once again proven to be particularly advantageous if the tangent of a critical angle of the clamping lips (FIG. 116 ) to the plane equal to the sliding friction factor between the materials of the pin-like metal molding ( 312 ) and the clamping disc ( 114 ). The preferred angular range of the pre-bend then lies between this critical angle and the half critical angle. As a result, the mounting on the pin-like metal molding ( 312 ) of the outer connection element ( 310 ) and prevents slipping permanently safe.

2 zeigt einen Schnitt durch die Mitte eines Leistungshalbleitermoduls, hier einer Scheibenzelle. Dargestellt ist ein Keramikgehäuse (300), hierin angeordnet ein Leistungshalbleiterbauelement (200) hier speziell ein Leistungsthyristor. Der Leistungsthyristor (200) weist einen zentral gelegenen Steueranschlusskontakt auf. Die restliche Fläche dient als Lastkontakt. Dessen Lastanschluss nach außen ist hier nicht gezeigt, entspricht allerdings im Wesentlichen dem Stand der Technik, also einem Metallzylinder, der eine Ausnehmung zur Anordnung des Steueranschlusses (100) aufweist. Ebenso ist ein zweiter Lastanschluss (190) eines zweiten Lastkontakts des Leistungshalbleiterbauelements (200) als Metallzylinder ausgebildet. 2 shows a section through the middle of a power semiconductor module, here a disk cell. Shown is a ceramic case ( 300 ), herein arranged a power semiconductor device ( 200 ) here specifically a power thyristor. The power thyristor ( 200 ) has a centrally located control terminal contact. The remaining area serves as load contact. Its load connection to the outside is not shown here, but essentially corresponds to the prior art, ie a metal cylinder, which has a recess for arranging the control connection (FIG. 100 ) having. Likewise, a second load connection ( 190 ) of a second load contact of the power semiconductor component ( 200 ) formed as a metal cylinder.

Der Steueranschluss (100) selbst wird gebildet aus einer Kontakteinrichtung (140), einem elektrisch leitenden Verbindungselement (120) und einem erfindungsgemäß ausgebildeten Steckverbinders (110) mit Klemmscheibe (114, vgl. 1). Hierbei ist das Verbindungselement ausgebildet als ein Kontaktzapfen (124) mit einem anschließenden Drahtelement (122).The control connection ( 100 ) itself is formed from a contact device ( 140 ), an electrically conductive connecting element ( 120 ) and an inventively designed connector ( 110 ) with clamping disc ( 114 , see. 1 ). Here, the connecting element is designed as a contact pin ( 124 ) with a subsequent wire element ( 122 ).

Das zweite Ende des Hilfsanschlusses (100) bildet der Steckverbinder (110). Dieser ist ausgebildet als ein Metallformteil mit einem Crimpanschlusselement (112, vgl. 1). Hiermit ist das Drahtelement (122) mittels einer Quetschverbindung elektrisch verbunden. Das Kontaktelement (110) weist wie oben beschrieben eine Klemmscheibe (114, vgl. 1) auf, die auf einem stiftartigen Metallformteil (312) eines äußeren Anschlusselements (310) angeordnet ist.The second end of the auxiliary terminal ( 100 ) the connector ( 110 ). This is formed as a metal molding with a Crimpanschlusselement ( 112 , see. 1 ). Herewith the wire element ( 122 ) are electrically connected by means of a crimp connection. The contact element ( 110 ) has a clamping disk (as described above) ( 114 , see. 1 ) on a pin-like metal molding ( 312 ) of an outer connection element ( 310 ) is arranged.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hilfsanschlusses (100) ragt dieser im Bereich des äußeren Anschlusselements (310) nur sehr geringfügig in den Innerraum der Scheibenzelle hinein und lässt somit ausreichend Platz für den nicht dargestellten ersten Lastanschluss.By this inventive design of the auxiliary terminal ( 100 ) protrudes in the region of the outer connection element ( 310 ) only very slightly into the interior of the disc cell and thus leaves enough space for the first load connection, not shown.

Claims (6)

Steckverbinder (110) zur dauerhaft sicheren elektrisch Verbindung eines zu kontaktierenden stiftartigen Metallformteils (312), wobei der Steckverbinder (110) als Metallformteil ausgebildet ist mit ein Anschlusselement (112) zur Verbindung mit einem Kabel und mit einer Klemmscheibe (114), bestehend aus einem äußeren Ring (118), mit einer darin angeordneten zur Mitte des Rings ausgerichteten Mehrzahl von freigestellten Klemmlippen (116) und einer zentral zur Klemmscheibe (114) angeordneten Ausnehmung.Connector ( 110 ) for permanently secure electrical connection of a pin-like metal molded part to be contacted ( 312 ), wherein the connector ( 110 ) is formed as a metal molding with a connection element ( 112 ) for connection with a cable and with a clamping disk ( 114 ), consisting of an outer ring ( 118 ), arranged therein with a center of the ring aligned plurality of exempted clamping lips ( 116 ) and a central to the clamping disc ( 114 ) arranged recess. Steckverbinder nach Anspruch 1, wobei die Klemmlippen (116) aus der durch den äußeren Ring (118) gebildeten Ebene heraus entgegen der Richtung des Steckvorgangs bei der Verbindung mit dem stiftartigen Metallformteil (312) vorgebogen sind.Connector according to claim 1, wherein the clamping lips ( 116 ) from the through the outer ring ( 118 ) formed out against the direction of the plug-in operation in the connection with the pin-like metal mold part ( 312 ) are pre-bent. Steckverbinder nach Anspruch 1, wobei die Klemmscheibe (114) drei oder fünf Klemmlippen (116) aufweist.Connector according to claim 1, wherein the clamping disc ( 114 ) three or five clamping lips ( 116 ) having. Steckverbinder nach Anspruch 1, wobei der Klemmring (118) einen Durchmesser zwischen 5 mm und 25 mm und die zentral angeordnete Ausnehmung einen Durchmesser zwischen 2 mm und 8 mm aufweist, und der Durchmesser dieser Ausnehmung zwischen 0,05 mm und 0,25 mm kleiner ist als der Durchmesser des stiftartigen zu kontaktierenden Metallformteils.Connector according to claim 1, wherein the clamping ring ( 118 ) has a diameter between 5 mm and 25 mm and the centrally arranged recess has a diameter between 2 mm and 8 mm, and the diameter of this recess between 0.05 mm and 0.25 mm smaller than the diameter of the pin-like metal mold part to be contacted. Steckverbinder nach Anspruch 1, wobei das Anschlusselement (112) als Crimpanschlusselement zur Quetschverbindung ausgestaltet ist.Connector according to claim 1, wherein the connecting element ( 112 ) is designed as crimp connection element for crimp connection. Steckverbinder nach Anspruch 2, wobei der Winkelbereich der Vorbiegung der Klemmlippen (116) zur Ebene zwischen einem Grenzwinkel und dem halben Grenzwinkel liegt wobei der Tangens dieses Grenzwinkels gleich dem Gleitreibungsfaktor zwischen den Werkstoffen des stiftartigen Metallformteils (312) und der Klemmscheibe (114) ist.Connector according to claim 2, wherein the angular range of the pre-bending of the clamping lips ( 116 ) to the plane between a critical angle and the half critical angle is the tangent of this critical angle equal to the sliding friction factor between the materials of the pin-like metal molding ( 312 ) and the clamping disc ( 114 ).
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