DE102006028814A1

DE102006028814A1 - Kontaktelement zum Anschließen eines elektrischen Leiters

Info

Publication number: DE102006028814A1
Application number: DE102006028814A
Authority: DE
Inventors: Hermann Stadler; Heiko Ullrich; Axel Fechner
Original assignee: MC Technology GmbH
Current assignee: MC Technology GmbH
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-12-27
Also published as: ITRM20070340A1; US20080045053A1

Abstract

Die Patentanmeldung betrifft ein Kontaktelement (10) zum Anschließen eines elektrischen Leiters (30), welches ein flaches elektrisch leitendes Basiselement (12) aufweist, in welchem wenigstens eine Durchtrittsöffnung (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) angeordnet ist, deren kleinster Durchmesser (15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g) kleiner ist als der Durchmesser des elektrischen Leiters (30), und wobei an die Durchtrittsöffnung (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) wenigstens eine Kontaktzunge (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) mit ihrem freien Ende (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g) angrenzt, wobei die Kontaktzunge (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16 f, 16g) derart ausgebildet ist, dass sie sich beim Einschieben eines elektrischen Leiters (30) mit ihrem freien Ende (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g) an den elektrischen Leiter (30) anlegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement zum Anschließen eines elektrischen Leiters.
Um Anschlussdrähte beispielsweise mit einer Leiterplatte zu verbinden, werden diese mit den Leiterzügen verlötet oder durch sogenannte Leiterplattenklemmen mit der Leiterplatte verbunden. Leiterplattenklemmungen, welche auf einer Schraubklemmung, Federklemmung oder Schneidklemmung beruhen, sind bekannt. Die Kontaktelemente der Federklemmen bestehen in der Regel aus einem entsprechend gebogenen, metallischen Band wie beispielsweise einer Käfigzugfeder.
Leiterplattenklemmen mit einer Schraubklemmung sind oft unhandlich zu bedienen. Die Kontaktelemente der Federklemmen sind zum Teil aufgrund der unterschiedlichen Biegeprozesse aufwändig herzustellen, wobei eine vergleichsweise große Menge an metallischem Material benötigt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Kontaktelement bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herzustellen ist und ein einfaches Anschließen eines elektrischen Leiters ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Kontaktelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Anschließen eines elektrischen Leiters mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Kontaktelement zum Anschließen eines elektrischen Leiters weist ein flaches elektrisch leitendes Basiselement auf, in welchem wenigstens eine Durchtrittsöffnung angeordnet ist, deren kleinster Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des elektrischen Leiters, wobei an die Durchtrittsöffnung wenigstens eine Kontaktzunge mit ihrem freien Ende angrenzt, welche derart ausgebildet ist, dass sie sich beim Einschieben eines elektrischen Leiters mit ihrem freien Ende an den elektrischen Leiter anlegt. Als Durchtrittöffnung wird dabei der Bereich bezeichnet, durch welchen der elektrische Leiter durch das Kontaktelement geschoben werden kann. Die Durchtrittsöffnung wird im Wesentlichen von den freien Ende der Kontaktzungen begrenzt, unabhängig davon, ob die Kontaktzungen in der Ebene des Basiselements liegen oder aus der Ebene des Basiselements herausgebogen sind. Einerseits ist das Kontaktelement sehr einfach zu fertigen, da es im Wesentlichen aus einem flachen, beispielsweise rechteckigen elektrisch leitenden Materialstück gefertigt werden kann, in dem die Durchtrittsöffnung und die wenigstens eine Kontaktzunge durch einen Stanzprozess in das Basiselement gestanzt werden. Andererseits ergibt sich so auch eine sehr einfache Möglichkeit zum Anschließen eines elektrischen Leiters, da der elektrische Leiter lediglich in die Durchtrittsöffnung eingeschoben werden muss, wobei sich die Kontaktzunge, wenn sie nach dem Fertigungsprozess noch in der Ebene des Basiselements liegt, aus der Ebene des Basiselements herausbiegt, oder, wenn sie bereits um einen gewissen Winkel aus der Ebene des Basiselements herausgebogen ist, noch etwas weiter aufbiegt, und mit ihrem freien Ende an den elektrischen Leiter anlegt, wodurch die elektrische Kontaktierung des elektrischen Leiters gewährleistet wird. Die Kontaktzungen sind daher vorzugsweise als blattfederartige Elemente ausgebildet. Zudem kann der elektrische Leiter nur sehr schwer wieder aus dem Kontaktelement herausgezogen werden, so dass dadurch eine Sicherung des elektrischen Leiters ermöglicht ist. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Kontaktelement den Vorteil auf, dass es mittels üblicher Bestückautomaten auf die Leiterplatte aufgesetzt werden kann und im Reflow-Verfahren verlötet werden kann.
Vorzugsweise grenzen zwei bis acht Kontaktzungen mit ihrem freien Ende an die Durchtrittsöffnung an, so dass über mehrere Kontaktstellen ein guter elektrisch leitender Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktelement gewährleistet ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind mehrere, vorzugsweise wenigstens drei Durchtrittsöffnungen in dem Basiselement angeordnet, so dass mehrere, insbesondere wenigstens drei elektrische Leiter in einem Basiselement angeschlossen werden können, wodurch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen mehreren elektrischen Leitern ermöglicht wird, so dass das Kontaktelement insbesondere als Kurzschlussklemme geeignet ist.
Vorzugsweise ist das Kontaktelement als Stanzteil ausgebildet, wodurch sich eine besonders einfache Fertigung des Kontaktelements ergibt.
Das Kontaktelement kann besonders einfach auf einer Leiterplatte angeordnet werden, beispielsweise durch SMD-Technik, indem das ebene Kontaktelement auf eine entsprechende Kontaktfläche der Leiterplatte aufgelegt und dort beispielsweise durch Löten befestigt wird. Alternativ weist das Kontaktelement zusätzlich wenigstens einen Anschlusspin, vorzugsweise senkrecht zur Ebene des Basiselements, auf, mit welchem das Kontaktelement in Durchlochtechnik an einer Leiterplatte befestigt werden kann. Das Kontaktelement kann in beiden Alternativen direkt auf der Leiterplatte angeordnet werden, wodurch ein platzsparender Kontakt ermöglicht wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Kontaktelement in einem isolierenden Gehäuse angeordnet, wobei in dem Gehäuse Eingangsöffnungen derart angeordnet sind, dass der elektrische Leiter durch die Eingangsöffnungen des Gehäuses in die Durchtrittsöffnungen des Basiselements schiebbar ist. Das isolierende Gehäuse weist den Vorteil auf, dass in ihm vorzugsweise auch Auslöseöffnungen derart angeordnet sind, dass durch sie ein Auslösewerkzeug gegen wenigstens eine Kontaktzunge des Basiselements schiebbar ist, um die wenigstens eine Kontaktzunge auszulenken und von dem eingeschobenen elektrischen Leiter zu lösen, um den elektrischen Leiter ohne Beschädigungen wieder aus dem Kontaktelement entfernen zu können. Das Auslösewerkzeug kann beispielsweise ein Schraubendreher sein, mit dem lediglich die Kontaktzunge von dem elektrischen Leiter weggedrückt wird. Vorzugsweise ist jedoch in wenigstens einer Auslöseöffnung ein Auslösewerkzeug mit einem an die Kontaktzunge anzulegenden Ende und einem Betätigungsende angeordnet, welches in der Auslöseöffnung verschiebbar ist, wobei das an die Kontaktzunge anzulegende Ende in dem Gehäuse und das Betätigungsende außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Das Auslösewerkzeug ist somit in der Auslöseöffnung fest installiert, so dass nicht nach einem entsprechenden Werkzeug gesucht werden muss, wenn der elektrische Leiter aus dem Kontaktelement wieder gelöst werden soll.
Vorzugsweise ist das Auslösewerkzeug an dem an die Kontaktzunge anzulegenden Ende keilförmig ausgebildet, um besonders einfach zwischen den elektrischen Leiter und die an dem elektri schen Leiter anliegende Kontaktzunge oder zwischen mehrere an dem elektrischen Leiter anliegende Kontaktzungen eingreifen zu können und diese von dem elektrischen Leiter wegzudrücken, um den elektrischen Leiter ohne Widerstand aus dem Kontaktelement entfernen zu können.
Das erfindungsgemäße Kontaktelement wird vorzugsweise zum Anschließen eines elektrischen Leiters verwendet. Der elektrische Leiter ist insbesondere als Anschlussdraht ausgebildet und wird vorzugsweise an eine Leiterplatte angeschlossen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Anschließen eines elektrischen Leiters wird zunächst ein elektrisch leitendes Kontaktelement auf einem Trägerelement, beispielsweise einer Leiterplatte oder einem isolierenden Gehäuse, aufgebracht, wobei das Kontaktelement eine Durchtrittsöffnung aufweist, deren kleinster Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Leiters, und an welche wenigstens eine Kontaktzunge mit ihrem freien Ende angrenzt. Anschließend wird der Leiter durch die Durchtrittsöffnung geführt, wobei die wenigstens eine Kontaktzunge, sofern sie während des Produktionsprozesses noch in der Ebene des Kontaktelements liegt, aus der Ebene des Basiselements herausgebogen wird, oder, wenn sie bereits aus der Ebene herausgebogen ist, noch etwas weiter aufgebogen wird, und mit ihrem freien Ende an dem elektrischen Leiter anliegt. Anschließend wird der elektrische Leiter mit der wenigstens einen Kontaktzunge klemmend gehalten, wobei die elektrische Kontaktierung über die Kontaktzunge des Kontaktelements erfolgt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführlich erläutert. Es zeigt:
1a eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements,
1b eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements,
1c eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements,
1d eine perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements,
1e eine perspektivische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements,
1f eine perspektivische Ansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements,
2a eine schematische Darstellung des Schritts des Aufbringens eines siebten Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements auf eine Leiterplatte,
2b eine schematische Darstellung des Schritts des Einschiebens eines elektrischen Leiters in das auf die Leiterplatte aufgebrachte Kontaktelement, gemäß 2,
2c eine schematische Darstellung des mit der Leiterplatte über das Kontaktelement gemäß 2a angeschlossenen elektrischen Leiters,
3a eine perspektivische Ansicht eines an eine Leiterplatte anzuschließenden Bauelements,
3b das Bauelement gemäß 3a im mit der Leiterplatte verbundenen Zustand,
4a eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des Kontaktelements gemäß 1e, welches in einem Gehäuse angeordnet ist,
4b eine perspektivische Ansicht des Gehäuses mit Kontaktelement gemäß 4a,
5a eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Gehäuses gemäß 4b,
5b eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des Gehäuses mit Kontaktelement gemäß 5a,
6a eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Anschlussklemme mit einem Kontaktelement gemäß 1f, welches in einem Gehäuse angeordnet ist,
6b eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Anschlussklemme gemäß 7a,
7a eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Anschlussklemme mit einem Kontaktelement gemäß 1f, welches in einem Gehäuse angeordnet ist,
7b eine perspektivische Ansicht der Anschlussklemme gemäß 7a und
7c eine weitere teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Anschlussklemme gemäß 7b.
In den 1a bis 1f sind jeweils perspektivische Ansichten sechs verschiedener Ausführungsbeispiele eines Kontaktelements 10 gezeigt.
Das Kontaktelement 10 gemäß einem in 1a dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist ein im Wesentlichen flaches Basiselement 12 auf, welches aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise einem Metall, beispielsweise Kupfer oder einer Kupferlegierung, gefertigt ist. Das Basiselement 12 ist im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, wobei an den Kanten jeweils senkrecht zu der Ebene des Basiselements 12 stehende Seitenwände 13 angeordnet sind, um das Kontaktelement beispielsweise auf eine Leiterplatte aufsetzen zu können, wobei diese Seitenwände 13 jedoch nicht notwendigerweise vorhan den sein müssen. In dem Basiselement 12 ist eine Durchtrittsöffnung 14a angeordnet, welche im Wesentlichen dreieckig ausgebildet ist. An die Durchtrittsöffnung 14a grenzt eine Kontaktzunge 16a mit ihrem freien Ende 18a an, wobei die Kontaktzunge 16a im Wesentlichen rechteckig, insbesondere quadratisch, und vorzugsweise blattfederartig, ausgebildet ist. Die Kontaktzunge 16a und die Durchtrittsöffnung 14a können durch einen Stanzprozess ausgebildet werden, wobei eine U-förmige Stanzöffnung entlang dreier Seiten der Kontaktzunge 16a ausgebildet wird und zusätzlich die dreieckige Durchtrittsöffnung 14a an dem freien Ende der Kontaktzunge 16a bzw. dem Boden der U-förmigen Stanzöffnung eingestanzt wird. Die Durchtrittsöffnung 14a weist einen kleinsten Durchmesser 15a auf, welcher im Wesentlichen der Höhe des Dreiecks, welches die Durchtrittsöffnung 14a bildet, entspricht. Dieser kleinste Durchmesser 15a ist kleiner als der Durchmesser eines in die Durchtrittsöffnung 14a einzuschiebenden elektrischen Leiters.
1b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Kontaktelements 10, wobei das Basiselement 12 dieses Kontaktelements 10 keine Seitenwände aufweist, sondern nur aus einem flachen im Wesentlichen rechteckigen Metallblech besteht. In dem Basiselement 12 ist eine Durchtrittsöffnung 14b angeordnet, an welche drei im Wesentlichen dreieckige Kontaktzungen mit ihrem freien Ende 18b angrenzen. Das freie Ende 18b der Kontaktzungen 16b wird dabei durch eine der Spitzen des Dreiecks, welches die Kontaktzunge 16b bildet, gebildet, während die Kontaktzungen 16b an der der Spitze gegenüberliegenden Seite mit dem Basiselement 12 verbunden sind. Die Kontaktzungen 16b und die Durchtrittsöffnung 14a können wiederum durch einen einfachen Stanzprozess aus dem Basiselement 12 gestanzt werden. Die das freie Ende 18b der Kontaktzungen 16b bildende Spitze ist abgestumpft, wobei die Durchtrittsöffnung 14b im Wesentlichen durch die abgestumpften Spitzen und gedachte Verbindungslinien zwischen je zwei benachbarten freien Enden 18b gebildet ist. Der kleinste Durchmesser 15b der so gebildeten Durchtrittsöffnung 14b ist kleiner als der Durchmesser des elektrischen Leiters, welcher in dem Kontaktelement 10 angeschlossen werden soll, so dass beim Einschieben eines elektrischen Leiters in die Durchtrittsöffnung 14b gewährleistet ist, dass die freien Ende 18b der Kontaktzungen 16b des Kontaktelements 10 an dem elektrischen Leiter anliegen. Dazu sind die Kontaktzungen 16b federnd nach Art einer Blattfeder ausgebildet, um den Kontakt zu dem elektrischen Leiter durch Federkraft zu gewährleisten.
Ein drittes Ausführungsbeispiel des Kontaktelements 10 ist in 1c gezeigt, wobei das Basiselement 12 des Kontaktelements 10 eine Durchtrittsöffnung 14c aufweist, an welche die freien Enden 18c von vier im Wesentlichen dreieckigen, blattfederartig ausgebildeten Kontaktzungen 16c angrenzen. Die dreieckigen Kontaktzungen 16c und die Durchtrittsöffnung 14c werden durch einen einfachen Stanzprozess erzeugt, wobei eine im Wesentlichen kreuzförmige Stanzöffnung in das Basiselement 12 gestanzt wird, wodurch zwischen den Schenkeln der kreuzförmigen Stanzöffnung die dreieckigen Kontaktzungen 16c entstehen. Die das freie Ende 18c der Kontaktzungen 16c bildende Spitze ist abgestumpft, wobei die Durchtrittsöffnung 14c im Wesentlichen durch die abgestumpften freien Enden 18c sowie gedachte Verbindungslinien zwischen je zwei benachbarten freien Enden 18c gebildet ist.
Der Abstand der freien Enden 18c gegenüberliegender Kontaktzungen 16c definiert den kleinsten Durchmesser 15c der Durchtrittsöffnung 14c und ist wiederum kleiner als der Durchmesser eines einzuführenden elektrischen Leiters.
Das Kontaktelement 10 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in 1d weist eine Durchtrittsöffnung 14d in dem Basiselement 12 auf, an welche die Spitzen zweier im Wesentlichen dreieckiger als Kontaktfedern ausgebildeter Kontaktzungen 16d angrenzen, wobei diese dreieckigen Kontaktzungen 16d und die Durchtrittsöffnung 14d durch eine. im Wesentlichen T-förmige Stanzöffnung in dem Basiselement 12 gebildet werden, wobei sich die dreieckigen Kontaktzungen 16d zwischen den Schenkeln des T ergeben. Die Durchtrittsöffnung 14d wird so im Wesentlichen durch den Bereich zwischen den beiden freien Enden 18d sowie dem mittleren Bereich des Querbalkens des „T" begrenzt. Der kleinste Durchmesser 15d der Durchtrittsöffnung 14d entspricht im Wesentlichen dem Abstand der freien Enden 18d der Kontaktzungen 16d.
In 1e ist ein weiteres, fünftes Ausführungsbeispiel des Kontaktelements 10 dargestellt, wobei in dem im Wesentlichen rechteckigen Basiselement 12 des Kontaktelements 10 vier Durchtrittsöffnungen 14e angeordnet sind, an welche die freien Enden 18e jeweils zweier im Wesentlichen rechteckiger, vorzugsweise quadratischer, vorzugsweise blattfederartiger Kontaktzungen 16e angrenzen. Die Kontaktzungen 16e sind dabei nach Bildung durch einen Stanzprozess, wobei eine im Wesentlichen H-förmige Stanzöffnung benötigt wird, aus der Ebene des Basiselements 12 bereits herausgebogen worden. Dadurch wird eine eindeutige Einführrichtung vorgegeben, da nun der elektrische Leiter nur von der Seite eingeführt werden kann, in welche die Kontaktzungen 16e nicht weisen. Die Durchtrittsöffnung 14e wird jeweils im Wesentlichen durch die freien Enden 18e sowie jeweils zwei gedachte Verbindungslinien zwischen den Eckpunkten der gegenüberliegenden freien Enden 18e begrenzt. Der Abstand zwischen den freien Enden 18e jeweils zweier eine der Durchtrittsöffnungen 14e begrenzenden Kontaktzungen 16e definiert den kleinsten Durchmesser 15e. Dieser ist kleiner als der Durchmesser eines anzuschließenden elektrischen Leiters. Dadurch legen sich beim Einschieben eines elektrischen Leiters die freien Enden 18e der im Wesentlichen rechteckigen Kontaktzungen 16e an den elektrischen Leiter an. Das Kontaktelement 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1e ermöglicht den gleichzeitigen Anschluss mehrerer elektrischer Leiter, wobei, da das Basiselement 12 aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den verschiedenen elektrischen Leitern hergestellt wird, so dass das Kontaktelement 10 gemäß 1e als Kurzschlusskontaktelement dienen kann.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel des Kontaktelements 10 ist in 1f dargestellt, wobei in das Basiselement 12 wiederum zwei im Wesentlichen rechteckige, vorzugsweise quadratische, Kontaktzungen 16f durch eine im Wesentlichen H-förmige Stanzöffnung eingestanzt worden sind. Die Kontaktzungen 16f sind insbesondere federnd wie Blattfedern ausgebildet. Die Kontaktzungen 16f sind ebenfalls wieder aus der Ebene des Basiselements 12 herausgebogen, um so eine eindeutige Einschubrichtung vorzugeben. Die Kontaktzungen 16f weisen jeweils ein freies Ende 18f auf, welche analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1e eine Durchtrittsöffnung 14f sowie einen kleinsten Durchmesser 15f definieren. Der kleinste Durchmesser 15f ist wiederum kleiner als der Durchmesser eines anzuschließenden elektrischen Leiters, so dass die freien Enden 18f der Kontaktzungen 16f beim Einschieben eines elektrischen Leiters an dem elektrischen Leiter zu liegen kommen und die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem elektrischen Leiter herstellen. Um das Kontaktelement 10 beispielsweise auf einer Leiterplatte in Durchlochtechnik anschließen zu können, sind an dem Basiselement 12 zwei Anschlusspinne 19 angeordnet, welche im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des Basiselements 12 stehen und beispielsweise in Löcher der Leiterplatte eingeführt werden können, um dort verlötet zu werden und so die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 10 und der Leiterplatte herzustellen. Das Kontaktelement 10 gemäß 1f weist wiederum entlang der Kanten des Basiselements 12 senkrecht zur Ebene des Basiselements 12 jeweils eine Seitenwand 13 auf, um dem Kontaktelement 10 beim Aufsetzen auf ein Trägerelement, beispielsweise einer Leiterplatte oder einem Gehäuse, guten Halt zu geben.
In den 2a bis 2c werden schematisch die unterschiedlichen Schritte beim Anschließen eines elektrischen Leiters an eine Leiterplatte dargestellt. 2a zeigt in perspektivischer Ansicht eine Leiterplatte 20a, auf welcher eine im Wesentlichen rechteckige Kontaktfläche 23a angeordnet ist, welche mit einer Leiterbahn 21 verbunden ist. In der Kontaktfläche 23 ist eine Öffnung 22 angeordnet. Die Fläche der Kontaktfläche 23 entspricht im Wesentlichen der Fläche des Basiselements 12 eines siebten Ausführungsbeispiels des Kontaktelements 10. Dieses Kontaktelement 10 weist zwei rechteckige blattfederartige Kontaktzungen 16g auf, welche durch eine im Wesentlichen H-förmige Stanzöffnung gebildet werden. Die Kontaktzungen 16g liegen in der Ebene des Basiselements 12. Zwischen den beiden freien Enden 18g der Kontaktzungen 16g wird eine im Wesentlichen schlitzförmige Durchtrittsöffnung 14g gebildet. Der kleinste Durchmesser 15g der Durchtrittsöffnung 14g entspricht im Wesentlichen dem Abstand der freien Ende 18g der Kontaktzungen 16g. Wie in 2a dargestellt, wird das Kontaktelement 10 auf die Kontaktfläche 23 der Leiterplatte 20a aufgesetzt und beispielsweise durch Reflow-Löten mit der Kontaktfläche 23 elektrisch leitend verbunden. Die Durchtrittsöffnung 14g kommt dabei zumindest teilweise über der Öffnung 22 in der Kontaktfläche 23 der Leiterplatte 20a zu Liegen.
In 2b ist ein anzuschließender elektrischer Leiter 30 dargestellt, welcher einen elektrisch leitenden Kern 34 aufweist, welcher mit einer Isolierung 32 ummantelt ist. Der Durchmesser des elektrisch leitenden Kerns 34 ist dabei deutlich größer als der kleinste Durchmesser 15g der Durchtrittsöffnung 14g, entspricht jedoch etwa dem Durchmesser der Durchgangsöffnung 22. Der elektrische Leiter 30 muss von der Seite der Leiterplatte 20a in die Öffnung 22 eingeschoben werden, welche der Seite, auf welcher das Kontaktelement 10 angeordnet ist, gegenüberliegt, da nur so gewährleistet ist, dass die Kontaktzungen 16g aus der Ebene des Basiselements 12 herausgebogen werden können.
In 2c ist der in dem Kontaktelement 10 angeschlossene elektrische Leiter 30 dargestellt. Der elektrisch leitende Kern 34 des Leiters 30 wurde durch die Öffnung 22 in der Kontaktfläche 23 der Leiterplatte 20a geschoben, wobei die Kontaktzungen 16g aus der Ebene des Basiselements 12 des Kontaktelements 10 herausgebogen wurden. Die freien Enden 18g der Kontaktzungen 16g gleiten dabei ein Stück an dem elektrisch leitenden Kern 34 entlang, werden durch die Federkraft an den Kern 34 gedrückt und bilden den elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Kern 34 des Leiters 30 und dem Kontaktelement 10 und somit der Kontaktfläche 23 und der Leiterbahn 21 der Leiterplatte 20a. Auf diese Weise ist ein besonders einfaches Anschließen von elektrischen Leitern an Leiterplatten möglich, da die elektrischen Leiter lediglich in das Kontaktelement 10 eingeschoben werden müssen, ohne dass ein weiteres Verlöten von Nöten ist.
Mit Hilfe der Kontaktelemente 10 können nicht nur einzelne elektrische Leiter, welche beispielsweise als Draht ausgebildet sein können, angeschlossen werden, sondern ebenfalls vollständige Bauelemente 40, wie in den 3a und 3b gezeigt. In 3a ist das Bauelement 40 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, welches beispielsweise vier Anschlusselemente 42 aufweist. 3a zeigt weiterhin in einer perspektivischen Ansicht eine Leiterplatte 20b, auf welcher mehrere Kontaktelemente 10 in der in den 2a bis 2c dargestellten Ausführungsform auf der Oberfläche der Leiterplatte 20b angeordnet und mit verschiedenen Leiterbahnen 21 verbunden sind. Vier der Kontaktelemente 10 sind dabei in einem Abstand derart zueinander angeordnet, welcher dem Abstand der Anschlusselemente 42 des Bauelements 40 entspricht. Wie in 3b gezeigt, kann das Bauelement 40 einfach auf die Leiterplatte 20b aufgesetzt werden, wobei die vier Anschlusselemente 42 durch die Durchtrittsöffnungen 14g der Kontaktelemente 10 geschoben werden, so dass die Kontaktzungen 16g aus der Ebene des Basiselements 12 ausgelenkt werden, wobei jedoch die freien Enden 18g der Kontaktzungen 16g an den Anschlusselementen 42 anliegen, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlusselementen 42 und den Leiterbahnen 21 hergestellt wird. Die elektrische Kontaktierung ist somit bereits durch die Federwirkung der Kontaktzungen 16g gewährleistet, so dass kein weiterer Verarbeitungsschritt, wie beispielsweise ein Verlöten, von Nöten ist. Gleichzeitig wird durch das Einstecken des Bauelements 40 in die Kontaktelemente 10 nicht nur der elektrische Kontakt, sondern auch eine mechanische Fixierung des Bauelements 40 auf der Leiterplatte 20b ermöglicht.
Die 4a und 4b zeigen das Kontaktelement 10 in der in 1e dargestellten Ausführungsform einmal teilweise geschnitten und in einer perspektivischen Ansicht, wobei das Kontaktelement 10 in einem Gehäuse 50 angeordnet ist. Das Gehäuse 50 weist vier Eingangsöffnungen 52 auf, welche derart relativ zu dem Kontaktelement 10 angeordnet sind, dass die Eingangsöffnungen 52 im Wesentlichen vor den Durchtrittsöffnungen 14e, welche durch die freien Enden 18e der Kontaktzungen 16e gebildet werden, zu Liegen kommen. Durch die Eingangsöffnungen 52 können somit elektrische Leiter in das Gehäuse 50 und in die Durchtrittsöffnungen des Kontaktelements 10 eingeschoben werden, wobei über die Kontaktzungen 16e der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktelement 10 und dem eingeschobenen elektrischen Leiter gewährleistet ist. Da das Kontaktelement 10 einstückig aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt ist, können über das Kontaktelement 10 vier elektrische Leiter miteinander verbunden werden, so dass das Kontaktelement 10 in dem Gehäuse 50 als Kurzschlussklemme fungiert, wobei insbesondere beim Anliegen hoher Spannungen das Gehäuse 50 zur Isolation aus Sicherheitsgründen dient. Wie in 4b dargestellt, sind an dem Gehäuse 50 Anschlusskontakte 58 ausgebildet, welche elektrisch leitend mit dem Kontaktelement 10 verbunden sind, so dass über das Gehäuse 50 und das Kontaktelement 10 die in dem Kontaktelement 10 angeschlossenen elektrischen Leiter über die Anschlusskontakte 58 mit Spannung versorgt werden können oder an entsprechende elektrische Bauteile angeschlossen werden können.
In den 5a und 5b ist eine modifizierte Ausführungsform des in den 4a und 4b dargestellten Gehäuses 50 mit einem Gehäuse 50' dargestellt, welches ermöglicht, dass die in dem Kontaktelement 10 angeschlossenen elektrischen Leiter problemlos aus dem Kontaktelement 10 wieder herausgezogen werden können. Dazu weist das Gehäuse 50' neben jeder Eingangsöffnung 52 eine Auslöseöffnung 54 auf, durch welche ein Auslösewerkzeug 56 in das Gehäuse 50' eingeführt werden kann, um die Kontaktzungen 16e auszulenken und von dem eingeschobenen elektrischen Leiter zu lösen. Dadurch wird die Klemmung des Leiters zwischen den Kontaktzungen 16e gelöst, so dass der elektrische Leiter aus dem Kontaktelement 10 wieder entfernt werden kann. Wie in den 5a und 5b dargestellt, ist das Auslösewerkzeug 56 beispielsweise als Arbeitsende eines Schraubendrehers oder in ähnlicher Art und Weise ausgebildet, wobei das Auslösewerkzeug 56 ein anzulegendes Ende 56a aufweist, welches an die Kontaktzungen 16e durch die Auslöseöffnung 54 angelegt wird, um die Kontaktzungen 16e in 5b nach unten auszulenken. Dadurch vergrößert sich der Abstand der freien Ende 18e voneinander, so dass an dem nicht dargestellten elektrischen Leiter anliegenden freien Ende 18e von dem elektrischen Leiter gelöst werden, so dass der elektrische Leiter aus dem Kontaktelement 10 herausgezogen werden kann.
In den 6a und 6b ist in perspektivischer Ansicht und teilweise geschnittener Ansicht ein Gehäuse 60 dargestellt, in welchem ein Kontaktelement 10 gemäß dem in 1f dargestellten Ausführungsbeispiel angeordnet ist. Das Kontaktelement 10 kann über die Anschlusspins 19 mit dem Gehäuse 60 beispielsweise auf einer Leiterplatte verlötet werden. Das Gehäuse 60 mit dem Kontaktelement 10 bildet eine Anschlussklemme für den in den 6a und 6b dargestellten elektrischen Leiter 30. Das Gehäuse 60 weist eine Eingangsöffnung 62 auf, durch welche der elektrische Leiter 30 in das Gehäuse 60 eingeführt und zwischen den beiden Kontaktzungen 16f, welche mit ihren freien Enden 18f an dem elektrisch leitenden Kern 34 des elektrischen Leiters 30 anliegen, gehalten werden kann. Neben der Eingangsöffnung 62 ist in dem Gehäuse 60 eine Auslöseöffnung 64 angeordnet, durch welche ein Auslösewerkzeug 66 in das Gehäuse 60 eingeführt werden kann. Das Auslösewerkzeug 66 weist ein anzulegendes Ende 66a auf, welches durch die Auslö seöffnung 64 in das Gehäuse 60 eingeführt wird und an den Kontaktzungen 16f anliegt, um diese auseinander zu drücken. Das anzulegende Ende 66a weist dabei eine Breite auf, welche größer ist als der Durchmesser des elektrisch leitenden Kerns 34 des elektrischen Leiters 30, um die beiden Kontaktzungen 16f soweit auseinander drücken zu können, dass die freien Ende 18f der Kontaktzungen 16f nicht mehr an dem elektrisch leitenden Kern 34 des elektrischen Leiters 30 anliegen, so dass der elektrische Leiter 30 ohne Widerstand aus dem Kontaktelement 10 und dem Gehäuse 60 herausgezogen werden kann. Das Auslösewerkzeug 66 kann beispielsweise als Schraubendreher ausgebildet sein, es können jedoch auch speziell angefertigte Auslösewerkzeuge 66 vorgesehen sein.
Statt eines separaten Auslösewerkzeugs 66 wie in den 6a und 6b dargestellt, kann alternativ in dem Gehäuse 60 auch ein Auslösewerkzeug 66' fest installiert werden, wie in den 7a, 7b und 7c dargestellt. Die 7a und 7c zeigen dabei eine teilweise geschnittene Ansicht, während in 7b eine perspektivische Ansicht des Gehäuses 60 mit dem fest installierten Auslösewerkzeug 66 dargestellt ist. Das Auslösewerkzeug 66' weist ein anzulegendes Ende 66a auf, welches in dem Gehäuse 60 angeordnet ist, und weist weiterhin ein Betätigungsende 66b auf, welche außerhalb des Gehäuses 60 angeordnet ist. Das Auslösewerkzeug 66' ist dabei in der Auslöseöffnung 64 angeordnet und insbesondere in der Auslöseöffnung 64 verschiebbar. Um zu verhindern, dass das Auslösewerkzeug 66' aus der Auslöseöffnung 64 vollständig herausgezogen werden kann, ist an dem anzulegenden Ende 66a eine Nase 68 angeordnet, welche ein Herausziehen des Auslösewerkzeugs 66 aus der Auslöseöffnung 64 verhindert. Das anzulegende Ende 66a des Auslösewerkzeugs 66' ist im Wesentlichen keilförmig ausgebildet, um zwischen die beiden Kontaktzungen 16f geschoben werden zu können. Die Breite des anzulegenden Endes 66a ist dabei größer als der Durchmesser des elektrisch leitenden Kerns 34 des elektrischen Leiters 30, damit mit Hilfe des Auslösewerkzeugs 66' die Kontaktzungen 16f soweit auseinander gedrückt werden können, dass die freien Enden 18f nicht mehr an dem elektrisch leitenden Kern 34 des elektrischen Leiters 30 anliegen. Das Auslösewerkzeug 66 kann durch Druck auf das Betätigungsende 66b innerhalb der Auslöseöffnung 64 verschoben werden, um die Kontaktzungen 16f auseinander zu drücken. Vorzugsweise weist das Betätigungsende 66b dazu eine schlitzförmige Ausnehmung 67 auf, in welche beispielsweise das Arbeitsende eines Schraubendrehers eingesetzt werden kann, um das Betätigungsende auch dann erreichen zu können, wenn das Gehäuse 60 an schwer zugänglichen Stellen angeordnet ist.

10: Kontaktelement
12: Basiselement
13: Seitenwand
14a: Durchtrittsöffnung
14b: Durchtrittsöffnung
14c: Durchtrittsöffnung
14d: Durchtrittsöffnung
14e: Durchtrittsöffnung
14f: Durchtrittsöffnung
14g: Durchtrittsöffnung
15a: Durchmesser
15b: Durchmesser
15c: Durchmesser
15d: Durchmesser
15e: Durchmesser
15f: Durchmesser
15g: Durchmesser
16a: Kontaktzunge
16b: Kontaktzunge
16c: Kontaktzunge
16d: Kontaktzunge
16e: Kontaktzunge
16f: Kontaktzunge
16g: Kontaktzunge
18a: freies Ende
18b: freies Ende
18c: freies Ende
18d: freies Ende
18e: freies Ende
18f: freies Ende
18g: freies Ende
19: Anschlusspin
20a: Leiterplatte
20b: Leiterplatte
21: Leiterbahn
22: Öffnung
23: Kontaktfläche
30: elektrischer Leiter
32: Isolierung
34: Kern
40: Bauelemente
42: Anschlusselemente
50: Gehäuse
50': Gehäuse
54: Auslöseöffnung
56: Auslösewerkzeug
56a: anzulegendes Ende
58: Anschlusskontakt
60: Gehäuse
62: Eingangsöffnung
64: Auslöseöffnung
66: Auslösewerkzeug
66': Auslösewerkzeug
66a: anzulegendes Ende
66b: Betätigungsende
67: Ausnehmung
68: Nase

Claims

Kontaktelement (10) zum Anschließen eines elektrischen Leiters (30), welches ein flaches elektrisch leitendes Basiselement (12) aufweist, in welchem wenigstens eine Durchtrittsöffnung (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) angeordnet ist, deren kleinster Durchmesser (15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g) kleiner ist als der Durchmesser des elektrischen Leiters (30), und wobei an die Durchtrittsöffnung (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) wenigstens eine Kontaktzunge (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) mit ihrem freien Ende (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g) angrenzt, wobei die Kontaktzunge (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) derart ausgebildet ist, dass sie sich beim Einschieben eines elektrischen Leiters (30) mit ihrem freien Ende (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g) an den elektrischen Leiter (30) anlegt.
Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bis acht Kontaktzungen (16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) mit ihrem freien Ende (18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g) an die Durchtrittsöffnung (14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) angrenzen.
Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise wenigstens drei Durchtrittsöffnungen (14e) in dem Basiselement (12) angeordnet sind.
Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (10) als Stanzteil ausgebildet ist.
Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Basiselement (12) wenigstens ein Anschlusspin (19) senkrecht zur Ebene des Basiselements (12) angeordnet ist.
Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (10) in einem isolierenden Gehäuse (50, 50', 60) angeordnet ist, wobei in dem Gehäuse (50, 50', 60) Eingangsöffnungen (52, 62) derart angeordnet sind, dass der elektrische Leiter (30) durch die Eingangsöffnungen (52, 62) des Gehäuses (50, 50', 60) in die Durchtrittsöffnungen (14e, 14f) des Basiselements (12) schiebbar ist.
Kontaktelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (50', 60) Auslöseöffnungen (54, 64) derart angeordnet sind, dass durch sie ein Auslösewerkzeug (66) gegen wenigstens eine Kontaktzunge (16e, 16f) des Basiselements (12) schiebbar ist, um die wenigstens eine Kontaktzunge (16e, 16f) auszulenken und von dem eingeschobenen elektrischen Leiter (30) zu lösen, um den elektrischen Leiter (30) aus dem Kontaktelement (10) entfernen zu können.
Kontaktelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Auslöseöffnung (54, 64) ein Auslösewerk zeug (66) mit einem an die Kontaktzunge anzulegenden Ende (66a) und einem Betätigungsende (66b) angeordnet ist, welches in der Auslöseöffnung (54, 64) verschiebbar ist, wobei das an die Kontaktzunge (16e, 16f) anzulegende Ende (66a) in dem Gehäuse (50', 60) und das Betätigungsende (66b) außerhalb des Gehäuses (50', 60) angeordnet ist.
Kontaktelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösewerkzeug (66) an dem an die Kontaktzunge (16e, 16f) anzulegenden Ende (66a) keilförmig ausgebildet ist.
Verwendung eines Kontaktelements (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Anschließen eines elektrischen Leiters, insbesondere eines Anschlussdrahtes, insbesondere an eine Leiterplatte.
Verfahren zum Anschließen eines elektrischen Leiters, bei welchem ein elektrisch leitendes Kontaktelement (10) auf einem Trägerelement aufgebracht wird, wobei das Kontaktelement (10) eine Durchtrittsöffnung (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) aufweist, deren kleinster Durchmesser (15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g) kleiner ist als der Durchmesser des Leiters (30), und an welche wenigstens eine Kontaktzunge (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) mit ihrem freien Ende (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g) angrenzt, bei welchem anschließend der Leiter (30) durch die Durchtrittsöffnung (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) geführt wird, wobei die wenigstens eine Kontaktzunge (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) mit ihrem freien Ende (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g) ein dem elektrischen Leiter (30) anliegt, und anschließend der elektrische Leiter (30) mit der wenigstens einen Kontaktzunge (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) klemmend gehalten wird, wobei die elektrische Kontaktierung über die Kontaktzunge (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement eine Leiterplatte (20a, 20b) oder ein isolierendes Gehäuse (50, 50', 60) ist.