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Die
Erfindung geht aus von einem Kontaktgehäuse nach der Gattung des Patentanspruchs
1.
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Derzeit
werden im Automotive-Bereich in elektrischen Steckverbindungen Kontaktsysteme eingesetzt,
bei denen die einzelnen Kontaktstücke in einem ersten Arbeitsschritt
an die elektrischen Leitungen angeschlagen, d.h. an diesen befestigt
werden und in einem zweiten Arbeitsschritt in den Kontaktkammern
von Steckergehäusen
verrastet werden. Hierbei kommen im wesentlichen zwei Primärverrastungsmechanismen
zum Einsatz. Bei den sogenannten "Clean-Body-Kontakten" federn Elemente der Kontaktkammer in
Aussparungen bzw. Hinterschneidungen der Kontaktkammer und verrasten
auf diese Weise die Kontaktstücke.
Von Kontaktsystemen für
Clean-Body-Kontakte geht die Erfindung aus.
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Daneben
gibt es Kontaktsysteme mit sogenannten "Lanzenkontakten". Bei diesen verrasten federnde Elemente
des Kontaktkörpers
in Aussparungen bzw. Hinterschneidungen in der Kontaktkammer. Bei
beiden Arten von Primärverrastungselementen handelt
es sich in der Regel um filigrane Elemente des Kontaktkörpers bzw.
der Kontaktkammer, denen die Doppelfunktion zukommt, einerseits
die Verrastungsflächen
in Eingriff zu bringen und andererseits die Haltekraft aufzubringen,
die einer möglichen
Zugkraft an der elektrischen Leitung entgegen gesetzt werden soll.
Der konstruktive Kompromiss, der in vielen Fällen für die Erfüllung dieser Doppelfunktion
eingegangen wird, geht in der Regel zu Lasten der erreichbaren Primärhaltekraft.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Kontaktgehäuse mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den
Vorteil, dass eine hohe Primärhaltekraft
durch die Verrastung des Kontaktkörpers hinter starren Konstruktionselementen der
Kontaktkammer erzielt wird. Die Primärverrastung eines Clean-Body-Kontaktes
wird in der Art ausgeführt,
dass die bislang in dem Rasthaken der Kontaktkammer zusammen gefasste
Doppelfunktion (Verrasten und Halten) getrennt und auf zwei von
einander unabhängige
Konstruktionselemente aufgeteilt wird. Durch einen einfachen Vorgang
können
die montierten Kontaktkörper
je nach Ausführungsform einzeln
oder gemeinsam verriegelt werden.
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Die
erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung nach
Anspruch 7 weist ebenfalls die genannten Vorteile auf.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung
sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Kontaktgehäuses und
gleichzeitig einer elektrischen Kontaktvorrichtung (im Beispiel
eines Buchsensteckers) ist in der Zeichnung dargestellt und in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch ein Kontaktgehäuse
mit mehreren Kontaktkammern mit den Federn in Bestückungsposition,
wobei mehrere Schritte des Bestückungsvorgangs
gezeigt sind;
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2 eine
Vergrößerung im
wesentlichen entsprechend der Einzelheit II in 1;
und
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3 den
rechten Teil der 1 nach dem Verschieben der Federn
in die Verriegelungsposition.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Das
in 1 gezeigte Kontaktgehäuse 1 hat sechs Kontaktkammern 3.
Diese haben eine hinter der Zeichenebene der 1 liegende
gemeinsame Rückwand 9 und
eine vor der Zeichenebene liegende und daher nicht sichtbare Vorderwand.
Im Beispiel bestehen alle Teile des Kontaktgehäuses 1 aus Kunststoff.
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Ein
Kontaktkörper 15 weist
einen Crimpbereich (Klemmbereich) 17 auf, mit dem ein Abschnitt einer
elektrischen Leitung 18 fest verbunden ist. Die Dicke des
Kontaktkörpers 15 (ohne
den Crimpbereich 17) rechtwinklig zur Zeichenebene der 1 ist gleich
seiner in der 1 sichtbaren Breite, kann aber
je nach Anforderung auch anders gewählt sein. Ohne den Crimpbereich 17 hat
der Kontaktkörper 15 im
Wesentlichen die Form eines Quaders. An dem dem Crimpbereich 17 abgewandten
vorderen Endbereich 19 weist der Kontaktkörper 15 leichte
Abschrägungen 20 auf.
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Für die Erläuterung
des Ablaufs der Bestückung
mit dem Kontaktkörper 15 sind
unterhalb der Kontaktkammern 3 in 1 Kleinbuchstaben,
links beginnend mit „a", eingetragen, die
die einzelnen Bestückungsschritte
bezeichnen.
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Bei
Schritt a wird der Kontaktkörper 15 mit seinem
vorderen Endbereich 19 einer Bestückungsöffnung 21 von oben
in 1 genähert.
Durch Vergleich mit dem Schritt f, der den Kontaktkörper 15 in seiner
vollständig
eingeschobenen und positionierten Stellung zeigt, ist erkennbar,
dass die Bestückungsöffnung 21 in
ihrem oberen, zum leichteren Einführen verbreiterten Bereich 23 und
in ihrem unteren, verengten Bereich 25 gegenüber der
Endposition, die der vollständig
eingeschobene Kontaktkörper 15 einnimmt,
versetzt ist. Sowohl die in 1 linke
Seitenfläche 26 wie
die in 1 rechte, genau von oben nach unten verlaufende
Seitenfläche 27 der
Bestückungsöffnung 21 in 1 liegen
weiter links als die linke Fläche 28 bzw.
die rechte Fläche 29 eines
fertig montierten Kontaktkörpers 15,
dessen rechte Seite sich an der rechten Fläche 30 an der Wand 31 abstützt, wie
in Schritt f gezeigt ist. Eine auf einer Seite von der Seitenfläche 27 der
Bestückungsöffnung 21 begrenzte
Begrenzungswand 32 ist mit der Wand 31 verbunden.
Am oberen Ende von deren Fläche 30 schließt sich
eine ebene Fläche 33 (siehe 2)
an, die vorteilhaft, wie im Beispiel, mit der Fläche 30 einen spitzen
Winkel von etwas weniger als 90 Grad einschließt. Bei anderen Ausführungsformen
ist der Winkel 90 Grad. Die Fläche 33 bildet
eine Hinterschneidung und geht an einer Kante 35 in eine
Fläche 36 über. Diese
verläuft
rechtwinklig zur Fläche 30 und
schließt
mit dem unteren Randbereich 37 der Seitenfläche 27 einen
Winkel von 90 Grad ein. Die Begrenzungswand 32 bildet mit
ihrem unteren Bereich, der durch die Flächen 35 und 36 und
vom unteren Teil der Seitenfläche 27 begrenzt
ist, einen kräftigen
Arretierungsvorsprung 38. Der Kontaktkörper 15 hat, seinem
Crimpbereich 17 benachbart, eine hintere Stützfläche 55 (oder
Kontaktschulter oder Arretierungsfläche), durch die der Kontaktkörper 15 an dem
Arretierungsvorsprung 38 gegen Herausziehen abgestützt ist,
wenn der Kontaktkörper 15 in
der Kontaktkammer 3 montiert ist.
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In
den Weg des im Schritt a und b einzuschiebenden Kontaktkörpers 15 ragt
eine in der Kontaktkammer 3 angeordnete Feder 70,
die einer Seitenwand 71 benachbart ist, die der Fläche 30 gegenüber liegt.
Die Feder 70 ist in ihrer Lage innerhalb der Kontaktkammer 3 verschiebbar.
Die Feder 70 hat eine Vorderkante 72 und eine
zur Fläche 30 gerichtete
Verdickung 73. Die Feder 70 ist mit ihrer Vorderkante 72 in
einem Abstand hinter der Bestückungsöffnung 21 nahe
deren in 1 linker Seitenfläche 26 angeordnet.
Dadurch verengt die Feder 70 die Bestückungsöffnung 21, und beim
Einschieben drückt das
Kontaktstück 15 die
Feder 70 elastisch in Richtung der Seitenwand 71,
was durch die Abschrägungen 20 unterstützt werden
kann, siehe Schritt c. Hierbei wird die Vorderkante 72 vor
eine Anschlagfläche 74 eines
Absatzes 75 geschwenkt. Gleichzeitig wird das Kontaktstück 15 gekippt
und weist nun mit seinem vorderen Endbereich 19 schräg in Richtung
auf die Fläche 30 und
wird in dieser Richtung weiter eingeschoben, siehe Schritt d. Sobald
der Kontaktkörper 15 mit
seiner hinteren Stützfläche 55 an
der Kante 35 vorbei gleitet (Schritt e), schwenkt die Feder 70 den
Kontaktkörper 15 (Schritt
f) und bringt ihn in diejenige Position, in der er vollständig an
der Fläche 30 anliegt.
Sein vorderer Endbereich 19 ist dabei zwischen einem Punkt 77 der
Feder 70 und der Fläche 29 eingeschlossen.
Die Kontaktkammer 3 ist an dieser Stelle durch einen Boden 59 so
geschlossen, dass der Kontaktkörper 15 in
der Kontaktkammer 3 gehalten ist. Der Boden hat eine durchgehende
Aussparung 61, durch die bei vollständig montierter Kontaktvorrichtung
ein Kontaktstift (nicht gezeigt) in eine im Kontaktkörper 15 ausgebildete
Kontaktbuchse (ebenfalls nicht gezeigt) eindringen und mit dieser eine
elektrische Verbindung herstellen kann. Die Feder 70 wirkt
als Umlenkelement und als Kraftspeicher zum Bewegen des Kontaktkörpers 15.
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Wird
versucht, die Leitung 18 nach links oben in 1 zu
ziehen, so versucht der Kontaktkörper 15 sich
schräg
zu stellen, um eine Stellung ähnlich
wie in Schritt e einzunehmen. Dabei hintergreift die rechtwinklig
zur Längsrichtung
des Kontaktkörpers 15 verlaufende
Stützfläche 55 die
Kante 35. Dies (wie auch die Feder 70) wirkt einer
Verschwenkung des Kontaktkörpers 15 entgegen.
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Die
Feder 70 befindet sich nur zum Einschieben des Kontaktkörpers 15 in
der Bestückungsposition,
in der sie dieses Einschieben zulässt. Die Feder 70 ist
nämlich
mittels eines Trägers 85 innerhalb
der Kontaktkammer 3 aus der von der Bestückungsöffnung 21 etwas
entfernten Bestückungsposition
in eine nahe bei der Bestückungsöffnung 21 befindliche Verriegelungsposition
verlagerbar. Im Beispiel ist die Feder 70 verschiebbar
gelagert. Vorzugsweise, und wie im Beispiel vorgesehen, sind mehrere
Federn 70, insbesondere alle Federn 70 durch ein
Verbindungsstück 87,
das die Träger 85 verbindet,
verbunden und können
daher gemeinsam bewegt werden. Wenn sich alle Kontaktstücke 15 richtig
positioniert in den Kontaktkammern 3 befinden, sind alle
Federn 70 so weit entspannt, dass ihre Vorderkante 72 nicht
in Berührung
mit der Anschlagfläche 74 kommen
kann, und daher können
die Federn 70 in die Verriegelungsposition verschoben werden.
Während
einer der Kontaktkörper 15 eingeschoben
wird, oder wenn der Kontaktkörper 15 beim
Einschieben z.B. in der Position gemäß Schritt e stehen bleibt,
ist die Feder 70 elastisch so weit verbogen, dass die Anschlagfläche 74 sich
vor der Vorderkante 72 befindet. Ein Verschieben der Feder 70 in
Richtung zur Bestückungsöffnung 21 ist
daher verhindert. Dadurch ist das Verschieben des Verbindungsstücks 87 insgesamt
verhindert. Dies gilt, wenn auch nur eines der Kontaktstücke 15 seine
endgültige
Position gemäß Schritt
f nicht erreicht hat. Die Anordnung hat daher eine Detektierungsfunktion
für fehlerhaft
positionierte Kontaktkörper 15.
In der vorgeschobenen Verriegelungsposition der Federn 70 stützen sich
diese im Bereich ihres der Vorderkante 72 nahen Endbereichs
an dem Absatz 75 so ab, dass das Kontaktstück 15 nun
nicht durch Federkraft, sondern formschlüssig (wenn gewünscht mit
geringfügigem
Spiel) in der Kontaktkammer 3 fest gehalten ist und ein
Herausziehen mit Hilfe der Leitung 18 nicht möglich ist.
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In 3 liegt
das Verbindungsstück
(oder Halteplatte) 87 vollständig am Boden 59 der
Kontaktkammern 3 an. Es hat Aussparungen 61', die mit den Aussparungen 61 fluchten.
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Die
Feder 70 kann während
des Bestückungsvorganges
durch den Kontaktkörper 15 nach außen gedrückt werden.
Der Feder 70 gegenüber
angeordnet stellt die Kontaktkammer 3 zudem einen Hinterschnitt
(Kante 35) bereit, der in der Lage ist, die Kontaktschulter
(Stützfläche 55)
des Kontaktkörpers 15 zu überdecken
und so die Primärhaltekräfte aufzunehmen.
Hierzu ist es notwendig, dass der Kontaktkörper 15 über eine
ausgeprägte
Schulter (bzw. eine entsprechende Aussparung im Kontaktkörper 15)
unterhalb des Crimpbereiches 17 verfügt, hinter der der starre und
stabile Hinterschnitt der Kontaktkammer 3 angreifen kann.
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Während der
Bestückung
des Kontaktkörpers 15 in
die Kontaktkammer 3 hinein knickt die Anordnung aus Kontaktkörper 15 und
elektrischer Leitung 18 oberhalb des Crimpbereichs 17 leicht
ein. Die Hauptachse des Kontaktkörpers 15 kippt
somit aus der Bestückungsrichtung.
Auf diese Weise kann der Kontaktkörper 15 an dem Hinterschnitt
in der Kontaktkammer 3 vorbei gleiten.
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Auf
der Gegenseite des Hinterschnitts wird die Feder 70 durch
den einlaufenden vorderen Teil des Kontaktkörpers 15 nach außen gedrückt. Auf
diese Weise wird in der Feder 70 die Andruckkraft aufgebaut,
die den Kontaktkörper 15 bei
Erreichen der vollständig
eingeschobenen Endposition mit seiner Schulter unter die Überdeckung
des Hinterschnitts auf der Gegenseite drückt. Die Hauptachse des Kontaktes
kippt in dieser Phase in die Bestückungsrichtung zurück. Die
Andruckkraft und ein vorzugsweise spitzer Winkel des Hinterschnittes
sorgen dafür,
dass der Kontaktkörper 15 während des
weiteren Montageprozesses nicht durch Zug an der elektrischen Leitung 18 aus
seiner Verrastungsposition gezogen werden kann.
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In
der Betrachtungsweise der Mechanik stellt die Anordnung von Kontaktkörper 15 und
elektrischer Leitung 18 ein Gliederkettensystem dar, das
sich in der Schubphase des Bestückungsvorgangs
den Ausformungen der Kontaktkammer 3 durch Neigung der Einzelglieder
anpassen kann. Im Haltefall der Primärverrastung (das heißt bei einer
Zugbelastung an der elektrischen Leitung 18) hingegen,
richten sich die Glieder der mechanischen Kette entsprechend dem Kraftverlauf
der Zugbeanspruchung aus. Auf diese Weise kann der Kontakt nicht
aus der Überdeckung des
Hinterschnitts (d.h. dem Übergreifen
der Hinterschneidung) und damit aus seiner Verrastungsposition gedrückt oder
gezogen werden. Durch diese konstruktive Lösung ist es erstmals möglich, sehr
hohe Kontakthaltekräfte
in der Kontaktkammer 3 zu realisieren ohne die möglicherweise
filigranen federnden Elemente mit eben diesen Haltekräften zu
belasten. Darüber
hinaus ist mit einem solchen Verrastungsprinzip ein sehr glatter
Kontaktkörper 15 realisierbar.
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Es
sind durch Vorsprünge
in der Kammer und entsprechende Aussparungen im Kontaktkörper Gestaltungen
möglich,
bei denen der Kontaktkörper erst
dann quer zur Einschiebrichtung durch die Feder verschiebbar ist,
wenn der Kontaktkörper
mit seiner ganzen Länge
eingeschoben ist. Das Kontaktgehäuse 1 kann
beliebig viele Kontaktkammern 3 aufweisen, insbesondere
auch nur eine einzige Kontaktkammer 3. Die fertig bestückte elektrische
Kontaktvorrichtung mag, wie im Beispiel, Buchsenkontakte bereitstellen,
die mit Kontaktstiften in Steckverbindung bringbar sind, die durch
eine Öffnung
an einer von der Bestückungsöffnung 21 beabstandeten
Stelle in die Kontaktkammer 3 und den Kontaktkörper eindringen.
Es versteht sich, dass der Kontaktkörper statt dessen einen Kontaktstift
mit rundem oder flachem Querschnitt aufweisen kann. Auch die Bereitstellung
einer Schraubklemme durch den Kontaktkörper fällt unter die Erfindung. Anstatt
die elektrischen Leitungen 18 an den zu montierenden Kontaktkörpern durch
Crimpen zu befestigen, können
die Leitungen 18 vor dem Montieren mit den Kontaktkörpern durch
Steckverbindungen verbunden werden. In diesem Fall ist es möglich, nach
dem an Hand des Ausführungsbeispiels
beschriebenen Montieren der Kontaktkörper in den Kontaktkammern 3,
die Leitungen von den Kontaktkörpern
abzuziehen. Diese Leitungen dienen dann nur als Hilfsmittel für die Montage. Das
Kontaktgehäuse 1 mit
der bzw. den Kontaktkammer(n) 3 wird meist aus elektrisch
isolierendem Kunststoff bestehen. In Einzelfällen mag die Herstellung aus
elektrisch leitendem Material, insbesondere Stahl, zweckmäßig sein.