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Die
Erfindung betrifft einen Buchsenkontakt zur Herstellung einer elektrischen
Steckverbindung, bestehend im Wesentlichen aus einem Anschlussteil für die Aufnahme
eines elektrischen Leiters und einem Kontaktteil für die Kontaktierung
eines einführbaren
Steckkontakts in einen Kontaktierungsbereich, wobei im Kontaktierungsbereich
federschenkelartig mindestens eine Kontaktlamelle mit mindestens
einem an der Kontaktlamelle angeordneten Kontaktpunkt vorgesehen
ist und dieser Kontaktpunkt eine elektrische Verbindung mit dem
Steckkontakt herstellt.
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Kontaktsysteme
mit Buchsenkontakten der vorstehenden Art sind in vielfältigen Ausführungen bekannt.
Solche Steckverbindungen bestehen aus einer Vielzahl von Buchsenkontakten,
die in Steckergehäusen
angeordnet sind, wobei zur Herstellung einer elektrischen Steckverbindung
messerartige oder pinartige Ausbildungen von Steckkontakten, ebenfalls
in Gehäusen
angeordnet, in den Buchsenkontakt eindringen und dort mit Kontaktlamellen
bzw. mit deren Kontaktpunkten kontaktieren. Dabei wird mindestens
an diesem einen Kontaktpunkt mit einer hinreichend großen Kraft,
der sogenannten Kontaktnormalkraft, die Kontaktlamelle auf die Oberfläche des Steckkontakts
derart gedrückt,
dass mögliche Fremdschichten
auf den metallischen Oberflächen sicher
durchdrückt
werden und ein sicherer elektrischer Kontakt zustande kommt.
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Eine
funktionsgerechte Konstruktion einer solchen Steckverbindung zeichnet
sich unter anderem dadurch aus, dass die Zahl, Form und Lage der Kontaktpunkte
sowie die wirkenden Kontaktnormalkräfte auf die elektrischen und
tribologischen Anforderungen abgestimmt sind. Durch die große Zahl
von Toleranzen und Passungen, die bei der Kontaktierung von Kontakt
und Gegenkontakt im realen Einsatzfall zum Tragen kommen, muss jedoch
davon ausgegangen werden, dass die realen Kontaktverhältnisse
mehrfach statisch überbestimmt
sind, wodurch unter Umständen
einzelne Kontaktpunkte überhöhte, andere
Kontaktpunkte hingegen unzureichende geringe Kontaktnormalkräfte erfahren
können.
Bei Steckverbindungen, bei denen hohe Stromtragfähigkeit Voraussetzung ist,
kann ein solcher „Verlust" eines oder mehrerer
Kontaktpunkte unter Umständen
nicht vollständig
durch andere Kontaktpunkte kompensiert werden. Die Folge davon ist, dass
aufgrund von Wider standsverlusten es zu einem verstärkten thermischen
Verschleiß kommt.
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Ferner
sind solche Buchsenkontaktsysteme bekannt, bei denen die Kontaktpunkte
gegenüber
anordnet sind und den Steckkontakt zwischen sich einschließen, um
die Wirkung der erwähnten
Fertigungstoleranzen zu kompensieren. Bei hohen Stromtragfähigkeitsanforderungen
und hinreichend breiten Steckkontakten werden weitere Steckkontakte
mechanisch entkoppelter Kontaktlamellen daneben angeordnet. So ist
auch aus der
DE 195
36 500 C2 ein Buchsenkontakt bekannt, der ein Anschlussteil
sowie ein Kontaktteil mit Federschenkelbasis und von dieser ausgehende
Federschenkel umfasst. Um eine höhere
Kontaktsicherheit, insbesondere für breite Steckkontakte zu gewährleisten,
wird hierin vorgeschlagen, mehrere Federschenkel in der Ausbildung von
Kontaktlamellen, die sich von dem Übergang des Anschlussteils
zu dem Kontaktteil in den Öffnungsbereich
des Buchsenkontakts erstrecken senkrecht zur Steckrichtung des Steckkontakts,
d.h. nebeneinander, anzuordnen.
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Gemäß dem Stand
der Technik sind Buchsenkontakte mit Kontaktlamellen in der Ausbildung bekannt,
dass jede Kontaktlamelle einen Kontaktpunkt trägt. Dabei ist dieser Kontaktpunkt
gegenüber den übrigen Kontaktlamellen
mechanisch entkoppelt.
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Insbesondere
bei Kabelbaumsteckern, die Buchsenkontakte in den beschriebenen
Ausführungen
beinhalten und bei denen möglicherweise
auch mehrere Kontaktlamellenpaare nebeneinander angeordnet sind,
ist die Funktion im Wesentlichen durch die Breite des Steckkontakts
begrenzt, da bei zu geringem Abstand zwischen den Kontaktlamellen
sich diese unter Umständen
gegenseitig behindern würden
und die Breite der Kontaktlamellen selbst angesichts der notwendigen
Stromtragquerschnitte und mechanischen Belastungen ein gewisses
Mindestmaß nicht
unterschreiten sollten.
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Aufgabe der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Buchsenkontakt der vorstehenden
Art derart weiterzubilden, dass es möglich ist, die Zahl der unabhängigen,
voneinander kontaktierenden Kontaktpunkte und stromleitenden Kontaktlamellen
auf einem begrenzten Raum einer Breite eines Steckers signifikant
zu erhöhen.
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Lösung der Aufgabe
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Der
Kerngedanke der Lösung
der Aufgabe ist es, mindestens zwei Kontaktpunkte in Richtung der
Einführung
des Steckkontakts in den Buchsenkontakt hintereinander anzuordnen.
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Vorzugsweise
wird vorgeschlagen, zwei oder mehr Kontaktlamellen paarweise hintereinander
anzuordnen, wobei sich diese teilweise überdecken. Die Ausbildung der
Kontaktlamellen ist jedoch derart ausgestaltet, dass diese unabhängig voneinander
innerhalb des Kontaktierungsbereichs bewegbar sind.
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Vorteile der Erfindung
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Einer
der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht darin, dass auf
diese Weise die Zahl der Kontaktpunkte und Stromleiter gegenüber den bisherigen
Lösungen
mindestens verdoppelt werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
besteht darin, dass die Kontaktpunkte auf unterschiedlichen Kontaktlamellen
angeordnet sind, so dass mindestens zwei oder sogar mehr Kontaktlamellen
in den Kontaktierungsbereich des Buchsenkontaktes hineinragen. Die
Kontaktlamellen selbst erstrecken sich vorzugsweise von dem Übergang
des Anschlussteils zu dem Kontaktteil in den Kontaktierungsbereich
des Buchsenkontakts und stellen somit im Kontaktierungsbereich mehrere
Kontaktpunkte bereit. Somit ist eine Redundanz bezüglich der
Kontaktierung des einzuführenden
Steckkontakts gegeben.
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Insbesondere
bei Ausgestaltungen von Buchsenkontakten sind die entsprechenden
Kontaktlamellen paarweise gegenüber
angeordnet, so dass die entsprechenden Kontaktnormalkräfte auf
den eingeführten
Steckkontakt beidseitig wirken können.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird das freie Ende der ersten bzw. vorderen Kontaktlamelle, die
bei der Einführung
des Steckkontakts in den Buchsenkontakt kontaktiert wird, derart
ausgebildet, dass das freie Ende nach innen in den Kontaktierungsbereich
hineingebogen ist. In der so entstanden Kehlung sind die freien
Enden des zweiten Kontaktlamellenpaars positioniert. Dadurch wird
erreicht, dass diese gegen eine Hintersteckung durch den Steckkontakt
geschützt
sind.
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Der
Raum in der Kehlung des vorderen Kontaktlamellenpaares muss dabei
so ausreichend ausgebildet sein, dass das innenliegende zweite Kontaktlamellenpaar
bei eingestecktem Kontaktpartner in seinem freien Federweg nicht
behindert wird und es unabhängig von
dem ersten Kontaktlamellenpaar seine Kontaktnormalkräfte auf
den Steckkontakt entfalten kann.
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Da
sich das vordere Kontaktlamellenpaar von dem Übergang des Anschlussteils
zu dem Kontaktteil bis zu dem Öffnungsbereich
des Buchsenkontakts erstreckt und von dort zurück in den Kontaktierungsbereich
geführt
ist, entsteht im Öffnungsbereich des
Buchsenkontakts durch die so herbeigeführte Biegung eine zusätzliche
Einführhilfe
für den
Steckkontakt. Zudem wird dadurch auch vermieden, dass das vordere
Kontaktlamellenpaar durch den Steckkontakt hintersteckt wird.
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Vorzugsweise
ist der Buchsenkontakt aus einem einstöckigen Stanz- und Biegeteil
hergestellt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Buchsenkontaktes sind
auch die Kontaktpunkte entsprechend vergoldet, um so eine bessere
Stromleitungsfähigkeit
zu erzielen. Nach Beendigung des Stanz- und Biegeprozesses zur Herstellung
des Buchsenkontakts wird der Buchsenkontakt an den jeweiligen freien
Enden des Stanz- und Biegeteils verschweißt, vorzugsweise mit einer
Laserverschweißung.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
sind die Kontaktlamellen zwar hintereinander angeordnet, jedoch
nicht auf derselben Ebene. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass
auch bei dünneren
Steckkontakten zumindest eine Kontaktpunkt mit dem in den Buchsenkontakt
eingeführten
Steckkontakt kontaktiert.
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Durch
die paarweise Anordnung von nicht voneinander abhängigen Kontaktlamellen
ist es möglich,
ein definiertes und nahezu redundantes Stecksystem, bestehend aus
Buchsenkontakt und Steckkontakt, insbesondere bei Hochstromkontakten
zu integrieren, ohne den Gesamtbauraum der Kontakte wesentlich zu
verändern.
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Durch
die neuartige Anordnung der Kontaktlamellen kann die Stromtragfähigkeit
gegenüber
den bisher bekannten Kontaktsystemen wesentlich erhöht werden.
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Auch
die Führung
und Ausrichtung des Kontaktpunkts auf dem Steckkontakt kann verstärkt werden,
was zu einem positiven Effekt hinsichtlich der Schüttelfestigkeit
des Kontaktsystems, bestehend aus Buchsenkontakt und Steckkontakt
führt.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung,
den Zeichnungen sowie den Ansprüchen
hervor.
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Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 Eine
schematische Ansicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Buchsenkontakts
im nicht gesteckten Zustand;
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2 eine
vergrößerte Teildarstellung
des Einführbereichs
für einen
Steckkontakt in den Buchsenkontakt gemäß 1;
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3 eine
schematische Ansicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Buchsenkontakts
im gesteckten Zustand;
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4 eine
vergrößerte Teildarstellung
des Einführbereichs
für einen
Steckkontakt in den Buchsenkontakt gemäß 3;
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5A-D eine schematische Darstellung des
erfindungsgemässen
Buchsenkontakts zur schrittweisen Erläuterung der Einführung eines Steckkontakts
in den Buchsenkontakt;
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6A-G eine Darstellung der einzelnen Herstellungsschritte
des erfindungsgemäßen Buchsenkontakts
gemäß den 1-5.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
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Der
in 1 dargestellte Buchsenkontakt 1 zur Herstellung
einer elektrischen Steckverbindung besteht im Wesentlichen aus einem
Anschlussteil 2 für
die Aufnahme eines elektrischen Leiters 3 sowie aus einem
Kontaktteil 4. Der Buchsenkontakt 1 weist einen Öffnungsbereich 10 zur
Aufnahme eines in 1 nicht dargestellten Steckkontakts
auf. Das Kontaktteil 4 dient zur Kontaktierung des Steckkontakts.
In einem in dem Buchsenkontakt 1 ausgebildeten Kontaktierungsbereich
K erstrecken sich Kontaktlamellen 5, 6, 7, 8 und
zwar federschenkelartig von einem Ende 9 des Anschlussteils 2.
Das eine Ende 9 bildet den Übergang von dem Anschlussteil 2 zu
dem Kontaktteil 4.
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Die
Kontaktlamellen 5, 6, 7, 8 weisen
jeweils ein Ende auf, wobei an den Enden Kontaktpunkte 5k, 6k, 7k und 8k angeordnet
sind. Bei den bei diesem Ausführungsbeispiel
dargestellten erfindungsgemässen
Buchsenkontakt 1 sind die Kontaktlamellen 5, 6, 7, 8 paarweise
und sich jeweils gegenüberliegend angeordnet.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich
ein erstes Paar von Kontaktlamellen 5, 6 bis in
den Öffnungsbereich 10 des
Buchsenkontakts 1, wobei das jeweilige freie Ende der Kontaktlamellen 5a, 6a eine
in den Kontaktierungsbereich K ausgerichtete Biegung 11 aufweist,
so dass die tatsächlichen
freien Enden innerhalb des Kontaktierungsbereichs K enden. Somit
erstreckt sich das erste Paar der Kontaktlamellen 5, 6 von
dem Übergang
des Anschlussteils 2 zu dem Kontaktteil 4 bis zum
Ende des Buchsenkontakts 1 und von dort zurück in den
Kontaktierungsbereich K. Die Kontaktpunkte 5k, 6k auf
den Kontaktlamellen 5, 6 sind derart ausgestaltet,
dass diese mit einem in den 1 und 2 nicht
näher dargestellten
Steckkontakt kontaktieren. Vorzugsweise sind die Kontaktpunkte 5k, 6k derart
angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen.
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Das
weitere Kontaktlamellenpaar 7, 8 erstreckt sich
von dem Übergang
des Anschlussteils 2 zu dem Kontaktteil 4 in den
Kontaktierungsbereich K und weist ebenfalls ein freies Ende 7a, 8a auf,
wobei die freien Enden keine nach innen in den Kontaktierungsbereich
K ausgerichtete Biegung aufweisen. Die freien Enden 7a, 8a,
sind derart ausgerichtet, dass sie innerhalb der durch die Biegung 11 der
ersten Kontaktlamellenpaare 5, 6 ausgebildete
Kehlung 12 (2) enden. Dadurch wird gewährleistet,
dass die beiden Kontaktlamellenpaare 5, 6, 7, 8 unabhängig voneinander
beweglich sind. Das zweite Kontaktlamellenpaar 7, 8 weist
ebenfalls Kontaktpunkte 7k, 8k auf, die mit einem
nicht näher
dargestellten Steckkontakt in Verbindung treten.
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In
den 3 und 4 ist der erfindungsgemäße Buchsenkontakt 1 in
einem gesteckten Zustand mit einem Steckkontakt S dargestellt. Der Steckkontakt
S kontaktiert mit seiner Oberfläche 14 unmittelbar
die Kontaktpunkte 5k, 6k, 7k, 8k der
jeweiligen von dem freien Ende 9 sich erstreckenden Kontaktlamellen 5, 6, 7, 8.
Aufgrund der federschenkelartigen Anordnung der Kontaktlamellen 5, 6, 7, 8 kontaktieren
die Kontaktpunkte 5k, 6k, 7k, 8k jeweils mit
einer Kontaktnormalkraft FK die Oberfläche 14 des
Steckkontakts S (3). Idealerweise wird der Steckkontakt
S somit an vier Punkten kontaktiert. Sofern durch Reibkorrosion
oder sonstige Gegebenheiten die Kontaktierung aller vier Kontaktpunkte
mit dem Steckkontakt S nicht gewährleistet
ist, reicht zur Herstellung einer elektrischen Steckverbindung die Kontaktierung
einer Kontaktlamelle bzw. eines Kontaktpunkts mit dem Steckkontakt
S aus. Durch die Vielzahl der Kontaktpunkte wird die Kontaktierungswahrscheinlichkeit
erheblich erhöht.
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In 5A-D sind die einzelnen Verfahrensschritte
dargestellt, wie ein Buchsenkontakt 1 von einem nicht gesteckten
Zustand (Darstellung A) in einen gesteckten Zustand (Darstellung
D) geführt
werden kann.
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Dabei
wird der Steckkontakt S in Pfeilrichtung 15 in den Buchsenkontakt 1 geführt (Darstellung A).
Dabei drückt
die Spitze 16 (Darstellung B und C) des Steckkontakts S
das erste Kon taktlamellenpaar 5, 6 federartig
auseinander, wobei die Kontaktpunkte 5k, 6k auf
der Oberfläche 14 des
Steckkontakts S gleiten. Der Steckkontakt S wird weiter in Pfeilrichtung 15 geführt, bis
der Steckkontakt S (Darstellung D) auch das zweite Kontaktlamellenpaar 7, 8 erreicht. Die
jeweiligen Kontaktpunkte 7k, 8k des Kontaktlamellenpaars 7, 8 werden
ebenfalls federartig auseinandergespreizt, wobei die Kontaktpunkte 7k, 8k auf der
Oberfläche 14 des
Steckkontakts S gleiten. Der Steckkontakt S wird soweit in den Buchsenkontakt 1 hineingeführt, bis
ein in der Zeichnung nicht dargestellter Anschlag erreicht wird.
Zur Herbeiführung
einer elektrischen Steckverbindung reicht es jedoch aus, sobald
ein erstes Kontaktlamellenpaar (unabhängig welches) den Kontakt herstellt.
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In 6A-G ist die Herstellung des erfindungsgemässen Buchsenkontakts 1 in
unterschiedlichen Schritten dargestellt.
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Als
Ausgang dient ein Blechbiegeteil 17 in der Ausgestaltung,
wie es in Darstellung A in zwei Ansichten gezeigt ist. Die Aufteilung
in Anschlussteil 2 und in Kontaktteil 4 ist bereits
erkennbar. Die Kontaktlamellen 5, 6, 7, 8 sind
vorgestanzt und werden durch weitere Biegeprozesse in die gewünschte Form
gebracht. Durch unterschiedliche Biegeprozesse, dargestellt in den
Darstellungen B bis G, wobei in Darstellung C eine weitere Ansicht
gezeigt ist, wird der erfindungsgemässe Buchsenkontakt 1 hergestellt.
Sobald der Buchsenkontakt 1 fertiggestellt ist (Darstellung
G) werden die jeweiligen Enden mittels eines oder mehrerer Laserschweißpunkte
L verbunden, so dass eine kastenförmige Ausbildung entsteht.
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Aufgrund
der Ausgestaltung, dass in einem Buchsenkontakt mehrere Kontaktlamellenpaare,
insbesondere deren Kontaktpunkte in Steckrichtung hintereinander
angeordnet sind, ist es möglich
geworden, ein definiertes und vollständig redundantes Steckverbindungssystem
anzubieten, ohne dass der Gesamtbauraum für die Herstellung des Kontakts wesentlich
verändert
wird.