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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen
Kontaktverbindung durch Direktkontaktierung mit einem Flachbandkabel
sowie einen Leitungsverbinder für ein Flachbandkabel.
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Flachbandkabel
werden zunehmend mit Flachleitern, insbesondere mit Folienleitern
ausgebildet, weil Folienleiter eine Reihe von Vorteilen gegenüber
herkömmlichen Rundleitern aufweisen. Neben der Gewichtseinsparung
und Kostenreduzierung fallen eine verbesserte Wärmeabführung
und eine flexiblere Montage ins Gewicht. Deshalb werden Flachbandkabel
beispielsweise im Automobilbau eingesetzt, in dem gegenwärtig
noch konventionelle Kabelbäume zur Herstellung des elektrischen
Bordnetzes verwendet werden.
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Die
DE 103 20 535 A1 beschreibt
eine Folienleiterverbindung und ein Kontaktelement hierfür, bei
dem das Kontaktelement Schneid-/Crimpfahnen aufweist. Bei der vorgesehenen
Crimpverbindung umgreift das Kontaktelement von beiden Seiten das Flachbandkabel
und es ist ein Spezialwerkzeug erforderlich, um die Crimpverbindung
herzustellen.
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In
der
DE 201 07 823
U1 ist eine Einrichtung zur elektrisch leitenden Verbindung
von mehreren elektrischen Flachleitern angegeben, wobei vorgesehen
ist, dass in die übereinander angeordneten Flachleiter
ein gemeinsames Durchgangsloch eingebracht wird, das ein elektrisch
leitendes Kontaktelement aufnimmt. Das Kontaktelement ist beispielsweise
als Steckbolzen mit sternförmigem Querschnitt ausgebildet,
wobei die Ecken des Sternes Kontaktstellen bilden oder es ist als
Niet, insbesondere als Hohlniet ausgebildet.
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In
der
DE 20 2004
012 418 U1 ist ein mehrteiliges elektrisches Kontaktelement
für Flachleiterbahnen aufweisende Folienleiter beschrieben,
das im wesentlichen aus einem einen Nietkopf und einen Nietstift
aufweisenden Kontaktniet und einem auf den Nietstift aufsetzbaren
und am Nietstift festsetzbaren Gegenkontaktring besteht.
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Die
EP 0 336 994 A1 beschreibt
das Kontaktierungsprinzip eines elektrischen Flachbandkabels mit
einem elektrischen Leiter mit einem freien Federende, welches als
Schneide ausgebildet ist, in die Isolationsschicht eindringt und
auf dem elektrischen Leiter aufliegt. Das Dokument beschreibt auch
einen Leitungsverbinder mit einem Oberteil, in dem das freie Federende
eingespannt ist und einem Unterteil, in dem das Flachbandkabel aufliegt,
wobei in der Kontaktierungsstellung das Oberteil mit dem Unterteil
verspannt ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte und leicht handhabbare
Verbindungseinrichtung sowie ein verbessertes und leicht handhabbares
Verbindungsverfahren für Flachbandkabel anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Hiermit wird ein Leitungsverbinder für ein Flachbandkabel vorgeschlagen,
welches mindestens einen von einer Isolationsschicht umgebenen im
Querschnitt vorzugsweise länglichen elektrischen Leiter
aufweist, bei dem das Flachbandkabel mit einem elektrischen Anschlussleiter
kontaktiert ist, indem ein freier Federabschnitt des elektrischen
Anschlussleiters mit einer Schneide im Bereich des Federabschnitts
in die Isolationsschicht des Flachbandkabels eingreifend mit dem
elektrischen Leiter des Flachbandkabels in Kontakt steht, wobei
vorgesehen ist, dass der elektrische Anschlussleiter in einem elektrisch
isolierten Gehäuse derart angeordnet ist, dass zwei freie
Federabschnitte ausgebildet sind und das Gehäuse eine Wirkfläche
mit zwei ebenen oder gekrümmten gegensinnigen Schrägflächen
aufweist, wobei der eine freie Federabschnitt im Bereich der einen
Schrägfläche und der andere freie Federabschnitt
im Bereich der anderen Schrägfläche angeordnet
ist, und dass das Flachbandkabel auf einem Auflageabschnitt angeordnet
ist, der als Erhebung oder Vertiefung ausgebildet ist und zwei gegensinnige
Schrägflächen aufweist, die in der Kontaktierungsstellung
komplementär zu den beiden Schrägflächen
der Wirkfläche des Gehäuses angeordnet sind und
zwischen den komplementären Schrägflächen
jeweils eine Kontaktierungsstelle ausgebildet ist.
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Die
Aufgabe wird weiter mit dem Gegenstand des Anspruchs 24 gelöst.
Hiermit wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktverbindung
durch Direktkontaktierung eines elektrischen Anschlussleiters mit
einem Flachbandkabel vorgeschlagen, welches mindestens einen von
einer Isolationsschicht umgebenen im Querschnitt vorzugsweise länglichen
elektrischen Leiter aufweist, vorzugsweise unter Einsatz des vorgenannten
Leitungsverbinders, wobei vorgesehen ist, dass zwei oder mehr freie Federabschnitte
des elektrischen Anschlussleiters simultan in das auf einem Auflageabschnitt
eines Montageelements aufliegenden Flachbandkabels jeweils spitzwinklig
in die Isolationsschicht des Flachbandkabels einschneidend unter
Kontaktierung mit dem elektrischen Leiter des Flachbandkabels eingreifen,
wobei mit den freien Federabschnitten simultan jeweils Kontaktierungsstellen
gebildet werden.
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Das
vorgeschlagene Verbindungsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass
es ohne Werkzeugeinsatz leicht ausführbar ist und dass
es eine Verbindungsstelle bereitstellt, die einerseits eine sichere Kontaktverbindung
herstellt und die andererseits erforderlichenfalls wieder lösbar
ist. Dadurch, dass die Kontaktfedern mit ihrer Schneide auf das
Flachbandkabel aufgesetzt werden, kann das Aufsetzen der Kontaktfeder
und das Einschneiden der Isolationsschicht in der gleichen Richtung
ausgeführt werden.
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Von
besonderem Vorteil ist, dass zwei Kontaktfedern vorgesehen sind
und das Gehäuse eine Wirkfläche mit zwei gegensinnigen
Schrägflächen aufweist, wobei der eine freie Federabschnitt
im Bereich der einen Schrägfläche und der andere
freie Federabschnitt im Bereich der anderen Schrägfläche angeordnet
ist. Durch dieses Wirkprinzip werden beim Herstellen der Verbindung
einseitige Zwangskräfte auf das Flachbandkabel vermieden,
so dass auch das Gehäuse oder der Auflageabschnitt keinen Anschlag
für das Flachbandkabel aufweisen müssen. Vielmehr
ist es möglich, das Flachbandkabel nicht nur an einem Endabschnitt,
sondern an beliebiger Stelle zu kontaktieren.
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Weiter
vorteilhaft ist, dass die Kontaktierung nur von einer Seite des
Flachbandkabels her ausgeführt wird und zwar von der frei
zugänglichen Seite des Flachbandkabels. Das Flachbandkabel
kann also während der Montage aufliegen und muss nicht von
seiner Rückseite her zugänglich sein.
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Weiter
von Vorteil ist, dass der freie Federabschnitt beim Eindringen in
die Isolationsschicht schließlich unter die Isolationsschicht
gleitet, wenn seine Schneidkante die Oberfläche des Leiters
erreicht hat und weiter auf ihr abgleitet. Dabei überdeckt
die Isolationsschicht den Kontaktbereich, schützt ihn so
vor Umwelteinflüssen und leistet einen gewissen Beitrag
dazu, den Schneidenbereich des Federabschnitts gegen die Oberfläche
des Leiters zu pressen. Zugleich wird der Federabschnitt elastisch verformt
und entwickelt dabei eine Federkraft, die ebenfalls den Schneidenbereich
des Federabschnitts auf die Oberfläche des Leiters presst.
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Vorteilhafterweise
bricht die Schneidkante des Federabschnitts eine auf dem Leiter
ausgebildet Oxidschicht auf und entfernt sie im Kontaktbereich. Die
Oxidschicht kann sich auch unter der Isolationsschicht ausbilden,
beispielsweise durch Eindiffundieren von Sauerstoff oder Feuchtigkeit
aus der Luft.
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Dadurch,
dass das Gehäuse des vorgeschlagenen Leitungsverbinders
einen Wirkabschnitt aufweist, der komplementär zu einem
das Flachbandkabel abstützenden Auflagerabschnitt ausgebildet
ist, müssen keinerlei Hilfsmittel vorgesehen werden, um
den Leitungsverbinder bei der Montage auszurichten. Vielmehr ist
eine Selbstzentrierung beim Aufsetzen des Leitungsverbinders auf
das Flachbandkabel möglich. Der Leitungsverbinder kann nämlich
nicht beliebig um die Schneidkanten der Federabschnitte geschwenkt
werden. Ein Schwenken derart, dass eine der Schneidkanten von der
Oberfläche des Flachbandkabels abhebt, ist unmittelbar auch
von einem Laien als unsachgemäßer Gebrauch des
Leitungsverbinders erkennbar, so dass der Benutzer automatisch dazu
veranlasst ist, den Leitungsverbinder mit beiden Schneidkanten aufzusetzen
und sodann den Leitungsverbinder auf das Flachbandkabel zu pressen
und dabei die oben genannten Schritte zur Herstellung der elektrischen
Verbindung zwischen dem elektrischen Anschlussleiter des Leitungsverbinders
und dem Leiter oder den Leitern des Flachbandkabels herzustellen.
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Das
Ausrichten der freien Federabschnitte zur Oberfläche des
Flachbandkabels kann dadurch unterstützt werden, dass das
Gehäuse, in dem die Kontaktfedern aufgenommen sind, Führungselemente
aufweist, die beim Aufsetzen der Kontaktfedern auf das Flachbandkabel
dafür sorgen, dass der freie Federabschnitt in Richtung
seiner Längsachse bewegt wird.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die mindestens zwei freien Federabschnitte
einstückig verbunden sind und/oder elektrisch miteinander
verbunden sind.
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Weiter
kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die mindestens zwei
freien Federabschnitte jeweils als Blattfederabschnitt ausgebildet
sind, vorzugsweise als Abschnitte einer V- oder U-förmig gebogenen
Blattfeder. Die Ausbildung als V-förmige oder als U-förmige
Blattfeder ist besonders vorteilhaft, weil eine solche Blattfeder
mit symmetrischen Federeigenschaften ausgebildet sein kann, wodurch die
Feder die Selbstausrichtung des Leitungsverbinders beim Aufsetzen
auf das über das Montageelement gelegte Flachbandkabel
unterstützt.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der
elektrische Anschlussleiter als eine gabelförmige Federklammer
ausgebildet ist.
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Es
ist aber auch möglich, dass die mindestens zwei freien
Federabschnitte separat voneinander ausgebildet und/oder elektrisch
nicht verbunden sind.
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Weiter
kann vorgesehen sein, dass der Blattfederabschnitt eine gerade Schneide
oder eine sichelförmige Schneide aufweist, vorzugsweise
angepasst dem Querschnitt des elektrischen Leiters des Flachbandkabels.
Die gerade Schneide kann zur Kontaktierung von Flachleitern vorteilhaft
sein. Die sichelförmige Schneide kann vorteilhaft für
die Kontaktierung von Rundleitern sein. Die Ausführungsform der
Schneiden ist jedoch nicht auf die beiden vorgenannten Ausführungen
beschränkt.
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Die
mindestens zwei freien Federabschnitte können jeweils eine
keilförmige Schneidfläche aufweisen, wobei die
Keilfläche von der zugeordneten Schrägfläche
der Wirkfläche des Gehäuses abgewandt ist.
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Die
mindestens zwei freien Federabschnitte können jedoch auch
jeweils eine keilförmige Schneidfläche aufweisen,
die so angeordnet sind, dass die Keilflächen voneinander
abgewandt oder einander zugewandt angeordnet sind.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Schneide im Querschnitt symmetrisch
ausgebildet ist.
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Weiter
ist es möglich, dass mehrere freie Federabschnitte vorzugsweise
in Rasteranordnung in Längsrichtung des Flachbandkabels
hintereinander oder quer zur Längsrichtung des Flachbandkabels nebeneinander
angeordnet sind, vorzugsweise mit konstanter Rasterweite. Die Festlegung
eines Rasters bietet gegenüber der variablen Auslegung
der Abstände der Kontaktfedern den Vorteil, größere
Serien des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders
auflegen zu können und so den Aufwand für Werkzeuge und
Vorrichtungen minimieren zu können. In einer vorteilhaften
Ausbildung ist vorgesehen, dass die Rasterweite 2,54 mm beträgt,
die für viele Anwendungen als Standard vorgesehen ist.
Es können so in Längsrichtung auch mehr als zwei
freie Federabschnitte pro Leiter des Flachbandkabels vorgesehen sein,
wodurch die Zuverlässigkeit der Verbindung durch Ausbildung
von Redundanz verbessert werden kann und weiter der Kontaktwiderstand,
d. h. der Übergangswiderstand zwischen den Schneiden der Federabschnitte
und dem Leiter des Flachbandkabels gesenkt werden kann. Ein geringer Übergangswiderstand
kann insbesondere für die Kontaktverbindung im Schwachstrombereich
oder für die Übertragung großer Ströme
von Vorteil sein. Der am Übergangswiderstand zu messende
Spannungsabfall reduziert zum einen die am Verbraucher, zum Beispiel einem
PKW-Scheinwerfer zur Verfügung stehende Spannung und kann
zum anderen zur unzulässigen Erwärmung der Kontaktstelle
führen, wodurch ggf. die Kabelisolation in Mitleidenschaft
gezogen werden kann.
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In
der Wirkfläche des elektrisch isolierenden Gehäuses
im Bereich der Schrägfläche, die einem freien
Federabschnitt zugeordnet ist, kann jeweils eine Ausnehmung ausgebildet
sein, um in der Kontaktierungsstellung den freien Federabschnitt
mit dem betreffenden Bereich der Isolationsschicht aufzunehmen.
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Weiter
ist es möglich, dass die Ausnehmung einen Abschnitt aufweist,
der als Federauflage ausgebildet ist. Mit Hilfe der Federauflage,
auf der der freie Federabschnitt beim Verformen zur Anlage kommt,
kann die Federkennlinie auf einfache Weise beeinflusst werden. Durch
die Anlage auf der Federauflage sinkt die wirksame Länge
des Federabschnitts, so dass die Federhärte ansteigt.
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Damit
ist eine nichtlineare Federcharakteristik einstellbar, beispielsweise
um an der Kontaktfeder am Ende der Auslenkung eine hohe Kontaktkraft
auszubilden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die
Federauflage einen bogenförmigen Verlauf aufweist.
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Es
ist auch möglich, dass der Auflagerabschnitt in der Kontaktierungsstellung
fest mit dem elektrisch isolierenden Gehäuse verbunden
ist, z. B. durch eine Rastverbindung, eine Schraubverbindung, eine
Nietverbindung oder dergleichen.
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Es
kann weiter vorgesehen sein, dass der Auflageabschnitt, auf dem
das Flachbandkabel in der Kontaktierungsstellung aufliegt, als Teil
eines Montageelements ausgebildet ist, welches mit dem elektrisch
isolierenden Gehäuse in der Kontaktierungsstellung zusammenwirkt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Wirkfläche des Gehäuses
komplementär zu einer Kontaktierungserhebung, vorzugsweise
Kontaktierungsberg des Montageelementes oder zu einer Kontaktierungsvertiefung,
vorzugsweise Kontaktierungstal des Montageelementes ausgebildet
ist.
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Das
Montageelement kann in der Kontaktierungsstellung mit dem elektrisch
isolierenden Gehäuse fest verbunden sein, z. B. durch eine
Rastverbindung, eine Schraubverbindung, eine Nietverbindung oder
dergleichen.
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Weiter
kann der Leitungsverbinder ein Fixierungselement und/oder eine Aufnahme
für ein Fixierungselement zur Fixierung des Leitungsverbinders auf
dem Montageelement aufweisen. Bei dem bzw. den Fixierungselementen
kann es sich um Befestigungselemente, wie Niete oder Schrauben handeln. Vorteilhafterweise
können selbstschneidende Schrauben vorgesehen sein. Es
ist aber auch möglich, dass die Befestigungselemente in
den Leitungsverbinder und/oder das Montageelement integriert sind
und beispielsweise eine Rastverbindung bilden. Es kann auch vorgesehen
sein, das Montageelement als ein durch ein Durchgangsloch durchsteckbares Montageelement
auszubilden, beispielsweise durch ein Durchgangsloch in einem Karosserieblech
durchsteckbar. Es kann so auch vorgesehen sein, den Leitungsverbinder
und das Montageelement mit dem Fixierungselement auf dem Karosserieblech
zu fixieren. Es ist auch möglich, das Gehäuse
zu fixieren, nachdem es zur Anlage gebracht ist. Das Fixieren kann
selbsttätig beispielsweise mittels Rastverbindung erfolgen,
wenn das Gehäuse Elemente aufweist, die in Ausnehmungen
des Montageelements einrasten.
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Weiter
kann vorgesehen sein, dass die Wirkfläche des elektrisch
isolierenden Gehäuses und/oder der Auflageabschnitt derart
symmetrisch ausgebildet sind bzw. ist, dass mindestens zwei Schrägflächen
gegensinnig, aber symmetrisch zueinander angeordnet sind.
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Die
Symmetrieebene kann fluchtend oder parallel mit der Krafteinleitungsebene
der Kontaktierung angeordnet sein.
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Weiter
kann vorgesehen sein, dass das Montageelement durch eine Sicke in
einem für die Aufnahme des Leitungsverbinders bestimmten
Bauelement gebildet ist.
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Das
Bauelement kann als Teil eines Karosserieelements oder eines Ausrüstungselements
eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, eines Luftfahrzeugs
oder eines Schienenfahrzeugs, oder einer Arbeitsmaschine ausgebildet
sein. Bei dem Ausrüstungselement kann es sich beispielsweise
um eine Lautsprecherbaugruppe handeln, die für den Einbau
in eine Fahrzeugtür vorgesehen ist oder um eine in einem
separaten Gehäuse aufgenomme Steuereinheit, die auf diese
Weise mit sehr geringem Aufwand in einen aus einem oder mehreren
Flachbandkabeln gebildeten Fahrzeugkabelbaum integrierbar ist.
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Weiter
kann vorgesehen sein, dass der Leitungsverbinder mit dem Montageelement
eine Baugruppe bildet und der Leitungsverbinder und das Montageelement
zwei vorzugsweise separate Bauteile der Baugruppe bilden. Eine derartige
Ausbildung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, um eine Baugruppe
bereitzustellen, die auf beliebigen ebenen Montageflächen
einsetzbar ist. Es ist beispielsweise möglich, dass ein
Leitungsverbinder und ein erstes Montageelement ein Bauteil bilden,
und dass ein zweites Montagelement als separates Bauteile vorgesehen
ist. Das erste Montageelement kann auf der den freien Enden der
Kontaktfedern abgewandten Gehäuseseite des Leitungsverbinders
angeordnet sein, oder an dessen Randflächen. Das zweite
Montageelement kann zum Beispiel als Sicke in einer Montageplattform,
wie beispielsweise eine Fahrzeugtür, ausgebildet sein.
Auf der Montageplattform können beispielsweise ein Lautsprecher
und Schalter angeordnet sein, deren Anschlüsse als Flachbandkabel
ausgebildet sind und die so in einem Montageschritt sowohl untereinander
als auch mit dem Kabelbaum des Fahrzeugs verbindbar sind. Weiter
ist es möglich, das Montageelement mit dem Gehäuse
des Leitungsverbinders als einstückige oder mehrstückige
Baugruppe auszubilden, die freitragend an das Flachbandkabel montierbar
ist. Zur einstückigen Ausbildung kann beispielsweise ein
Foliengelenk zwischen dem Montageelement und dem Gehäuse
vorgesehen sein.
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Die
freien Federabschnitte können zueinander derart winkelig
angeordnet sein, dass sie jeweils spitzwinklig in die Isolationsschicht
des auf dem Auflageabschnitt aufliegenden Flachbandkabels einschneiden.
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Weiter
kann vorgesehen sein, dass die freien Federabschnitte parallel zueinander
angeordnet sind und bei dem Kontaktierungsvorgang spitzwinklig zu dem
auf dem Auflageabschnitt angeordneten Flachbandkabel herangeführt
werden.
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Weiter
ist es möglich, dass der Weg des Federabschnitts in der
Endposition dadurch begrenzt wird, dass mindestens ein Abschnitt
des Gehäuses auf der Oberfläche des Flachbandkabels
zur Anlage kommt. Die Eindringtiefe des Federabschnitts und/oder
die Auslenkung des Federabschnitts und/oder die Montagekraft können
so auf einfache Weise begrenzt werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist daher besonders für eine automatisierte Fertigung
mit Robotereinsatz geeignet.
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Es
ist möglich, dass das Flachbandkabel nur einen Leiter mit
vorzugsweise länglichem, vorzugsweise rechteckigem Querschnitt
aufweist. Es ist aber auch möglich, dass das Flachbandkabel
mehrere, in der Isolationsschicht nebeneinander angeordnete Leiter
aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also
hinsichtlich der Anzahl der Leiter und deren Querschnitt prinzipiell
nicht eingeschränkt. Obergrenzen für die Anzahl
der gleichzeitig kontaktierbaren Leiter können durch die
aufbringbare Montagekraft und/oder die Abmessungen des Leitungsverbinders
gegeben sein.
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Es
ist auch möglich, dass als Flachbandkabel ein Flachbandkabel
mit einem oder mehreren als Folienleiter ausgebildeten Flachleitern
eingesetzt wird.
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Der
erfindungsgemäße Leitungsverbinder kann weiter
so ausgebildet werden, dass der oder die elektrischen Anschlussleiter
mit elektrischen/elektronischen Bauelementen oder Baugruppen oder
mit elektrischen Spannungsquellen unlösbar oder lösbar verbunden
ist bzw. sind. Der Leitungsverbinder kann aber auch mit weiteren
elektrischen Verbindern, beispielsweise Steckverbindern, unlösbar
oder lösbar verbunden sein. Bei den Steckverbindern kann
es sich um weitere erfindungsgemäße Leitungsverbinder
oder um konventionelle Steckverbinder handeln. Es ist auch möglich,
dass die erfindungsgemäßen Leitungsverbinder ohne
Zwischenschaltung eines Flachbandkabels verwendet werden und beispielsweise
auf Montageelemente aufgesetzt werden, die elektrische Kontaktbahnen
aufweisen, die zu den Kontaktfedern des Leitungsverbinders komplementär angeordnet
sind.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigen
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1 eine
schematische Schnittdarstellung zur Verdeutlichung der Wirkungsweise
des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders;
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2a bis 2c schematische
Schnittdarstellungen des Kontaktierungsvorgangs eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders;
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3a bis 3c schematische
Schnittdarstellungen des Kontaktierungsvorgangs eines zweiten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders;
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4 eine
perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders;
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5 eine
Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Leitungsverbinders;
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6 eine
perspektivische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders;
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7 eine
perspektivische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders.
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1 zeigt
schematisch einen Leitungsverbinder 1, bei dem in ein elektrisch
isolierendes Gehäuse 11 eine Kontaktfeder 10 in
einer Einspannung 10e einseitig eingespannt ist. An dem
der Einspannung 10e abgewandten Endabschnitt der Kontaktfeder 10 ist
eine Schneide 10s mit einer Schneidkante 10k ausgebildet.
Die Schneidkante 10k ist in dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel als eine gerade Schneidkante ausgebildet,
die senkrecht zur Zeichenebene verläuft.
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Die
Kontaktfeder 10 ist mit der Schneidkante 10k auf
die Oberfläche eines Flachbandkabels 12 aufgesetzt,
das einen Leiter 12l und eine den Leiter 12l vollständig
umgebende Isolationsschicht 12i aufweist. Der Leiter 12l kann
beispielsweise als ein Flachleiter aus Kupfer ausgebildet sei. Bei
der Isolationsschicht 12i kann es sich um eine Folienisolation aus
einem thermoplastischen Kunststoff handeln. Das Flachbandkabel 12 liegt
mit seiner Unterseite auf einem Montageelement 15 auf.
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Auf
die Kontaktfeder 10 wird nach dem Aufsetzen des Leitungsverbinders 1 eine
Kraft F ausgeübt, deren Wirkungslinie mit der Längsachse
der Kontaktfeder 10 zusammenfällt. In der Darstellung
in 1 ist zum besseren Verständnis des Wirkprinzips des
erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 1 angenommen,
dass die Längsachse der Feder senkrecht verläuft
und die Oberseite des Montageelements 15 mit der Waagerechten
einen Winkel 90° – α einschließt.
Folglich ist die Längsachse der Kontaktfeder 10 gegenüber
der Oberfläche des Montageelements 15 um den Winkel α geneigt.
Weiter weist das Flachbandkabel 12 eine konstante Dicke
auf, so dass die Oberseite und die Unterseite des Flachbandkabels 12 parallele
Ebenen bilden.
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Infolge
der in der Längsachse der Kontaktfeder 10 wirkenden
Kraft F schneidet nun die Schneidkante 10k der Kontaktfeder 10 in
die Isolationsschicht 12 ein und gleitet bei weiterem Eindringen
in die Isolationsschicht 12 schließlich an der
Oberseite des Leiters 12l ab. Der Anschliff der im Querschnitt
keilförmigen Schneide 10s ist auf der hangabwärts
gerichteten Seite der Schneide angebracht. Die Kraft F wird nunmehr
in eine senkrecht zur Oberfläche des Leiters 12l wirkende
Normalkraft und in eine parallel zur Oberfläche des Leiters 12l wirkende
Kraft aufgespalten. Wird nun eine parallel zur Oberfläche
des Leiters 12l wirkende Reibkraft überwunden,
gleitet die Schneidkante 10k auf der Oberfläche
des Leiters 12l entlang und die Kontaktfeder wird aus ihrer
Ruhelage ausgelenkt. Folglich wird nun die Scheidkante 10k mit
einer Federkraft auf die Oberfläche des Leiters 12l gepresst.
Dabei wird zugleich eine etwaige Korrosionsschicht auf der Oberfläche
des Leiters aufgebrochen und partiell entfernt. Weil zugleich die Kontaktfeder 10 unter
die Isolationsschicht 12i gleitet und sie dabei partiell
von der Oberfläche des Leiters 12l abhebt, bildet
auch die Isolationsschicht eine gewisse Anpresskraft aus, die die Schneidkante 10k auf die
Oberfläche des Leiters 12l presst. Für
die dauerhafte Funktion des Leitungsverbinders 1 ist es
jedoch wesentlich, dass das Gehäuse 11 des Leitungsverbinders 1 durch
in 1 nicht dargestellte Mittel gegen das Flachbandkabel
gepresst wird, so dass die von der Kontaktfeder 10 ausgeübte
Federkraft nicht das Gehäuse 11 von dem Flachbandkabel
wieder abheben kann. Dazu kann das Gehäuse 11 beispielsweise
Durchgangslöcher oder Gewindelöcher aufweisen,
um es durch Schraubverbindung an dem Montageelement 15 zu
fixieren. Es ist aber auch möglich, es statt durch eine
lösbare Verbindung durch eine unlösbare Verbindung
zu fixieren, beispielsweise durch eine Nietverbindung. Weiter kann das
Gehäuse 11 Elemente aufweisen, die zusammen mit
Gegenelementen, die beispielsweise an dem Montageelement 15 angebracht
sind, eine Rastverbindung bilden. Es kann auch vorgesehen sein,
dass das Gehäuse zwei- oder mehrteilig ausgebildet ist, und
eines der Gehäuseteile das Montageelement 15 bildet.
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Weiter
vorteilhaft ist, dass die Isolationsschicht 12i den Kontaktbereich
vollständig überdeckt und auf diese Weise gegen
Umwelteinflüsse schützt.
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Vorteilhafterweise
ist der Winkel α, unter dem die Längsachse der
Kontaktfeder gegenüber der Oberfläche des Flachbandkabels
geneigt ist, ein spitzer Winkel.
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Die 2a bis 2c zeigen
nun ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Leitungsverbinders.
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Mit
Bezug auf 2a weist ein Leitungsverbinder 2 in
einem elektrisch isolierenden Gehäuse 21 eine
U-förmige Kontaktfeder 20 mit freien Federabschnitten 20k, 20k' auf.
Die freien Federabschnitte 20k und 20k' bilden
Federschenkel, die einander gegenüberstehend spiegelbildlich
angeordnet sind und Schneiden aufweisen. Das Gehäuse 21 weist
anschließend an einen als Einspannung der freien Federabschnitte 20k, 20k' ausgebildeten
Gehäuseabschnitt Ausnehmungen 21a zur Aufnahme
der nach dem Aufsetzen des Leitungsverbinders 2 ausgelenkten
freien Federabschnitte 20k, 20k' auf. Die Kontaktfeder 20 ist
mit einer Anschlussfahne 20a, die beispielsweise als Löt-
oder Steckfahne für den elektrischen Anschluss des Leitungsverbinders 2 vorgesehen
sein kann, ausgebildet.
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Weiter
weist das Gehäuse 21 einen Wirkabschnitt 21w auf,
der zu einem Auflageabschnitt 25a eines Montageelements 25 komplementär
ausgebildet ist. Das Montageelement 25 ist in dem in 2a bis 2c dargestellten
Ausführungsbeispiel als eine symmetrische Kontaktierungserhebung
ausgebildet, vorzugsweise als ein Kontaktierungsberg. Folglich ist
der Wirkabschnitt 21w konkav, d. h. nach innen gewölbt
ausgebildet und der Kontaktierungsberg weist eine konvexe Außenkontur
auf. Die Anschliffe der Schneiden der freien Federabschnitte 20k, 20k' weisen
jeweils nach außen, d. h. sie sind hangabwärts
gerichtet (vergleiche auch 1).
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Das
auf das Montageelement 25 aufgelegte Flachbandkabel 12 folgt
dem Verlauf des Auflagerabschnitts 25w des Montagelements 25,
so dass bei mittig aufgesetztem Leitungsverbinder beide freien Federabschnitte 20k, 20k' eine
Position in Bezug auf des Flachbandkabel 12 einnehmen,
wie in 1 gezeigt.
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2b zeigt
nun einen Zwischenschritt, bei dem die freien Federabschnitte 20k, 20k' des
Leitungsverbinders 2 die Isolationsschicht 12i des Flachbandkabels 12 durchtrennt
haben und auf der Oberseite des Leiters 12l zur Anlage
gelangt sind.
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2c zeigt
den Leitungsverbinder 2 in der Endposition, bei der die
Unterseite des Wirkabschnitts 21w des Leitungsverbinders 2 auf
der Oberseite des Flachbandkabels 12 aufliegt. Die freien
Federabschnitte 20k, 20k' sind nach außen
ausgelenkt, durchgreifen die Ausnehmungen 21a und greifen
unter die Isolationsschicht 12i des Flachbandkabels 12. Sie
sind so durch die Isolationsschicht 12i gegen Korrosion
geschützt. Der ausgelenkte Teil der aufgeschnittenen Isolationsschicht 12i greift
in die jeweilige Ausnehmung 21a ein.
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In
den 2a bis 2c sind
die weiter oben in 1 genannten Mittel zur Fixierung
des Gehäuses 21, nachdem es zur Anlage gelangt
ist, nicht dargestellt.
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Die 3a bis 3c zeigen
nun ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
das sich von dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
durch die Ausbildung des Montageelements unterscheidet.
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Ein
Leitungsverbinder 3 weist in einem elektrisch isolierenden
Gehäuse 31 eine U-förmige Kontaktfeder 30 mit
freien Federabschnitten 30k, 30k' auf. Die freien
Federabschnitte 30k und 30k' bilden Federschenkel
mit an den Endabschnitten ausgeformtem keilförmigen Schneiden,
die einander gegenüberstehend spiegelbildlich angeordnet
sind. Das Gehäuse 31 weist anschließend
an einem als Einspannung der freien Federabschnitte 30k, 30k' ausgebildeten
Gehäuseabschnitt Ausnehmungen 31a auf zur Aufnahme
der nach dem Aufsetzen des Leitungsverbinders 3 ausgelenkten
freien Federabschnitte 30k, 30k'. Die Ausnehmungen 31a sind
in dem Gehäuseabschnitt ausgebildet, der sich zwischen
den beiden freien Federabschnitten 30k, 30k' erstreckt.
Die Kontaktfeder 30 ist mit einer Anschlussfahne 30a ausgebildet,
die beispielsweise als Löt- oder Steckfahne für
den elektrischen Anschluss des Leitungsverbinders 3 vorgesehen
sein kann.
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Weiter
weist das Gehäuse 31 einen Wirkabschnitt 31w auf,
der zu einem Auflagerabschnitt 35a eines Montageelements 35 komplementär
ausgebildet ist. Das Montageelement 35 ist in dem in 3a bis 3c dargestellten
Ausführungsbeispiel als eine symmetrische Kontaktierungsvertiefung
ausgebildet, vorzugsweise als ein Kontaktierungstal. Folglich ist
der Wirkabschnitt 31w konvex, d. h. nach außen
gewölbt ausgebildet und die Kontaktierungsvertiefung weist
eine konkave Außenkontur auf. In dem in 3a bis 3c dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der Wirkabschnitt 31w nicht
durchgehend ausgebildet und auf zwei durch einen waagerechten Abschnitt
verbundene als Abfasung ausgebildete Randabschnitte reduziert.
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Das
in das Montageelement 35 eingelegte Flachbandkabel 12 folgt
dem Verlauf des Auflagerabschnitts 35a des Montagelements 35,
so dass bei mittig aufgesetztem Leitungsverbinder die Schneidkanten
beider freien Federabschnitte 30k, 30k' eine waagerechte
Ebene bilden.
-
3b zeigt
nun einen Zwischenschritt, bei dem die freien Federabschnitte 30k, 30k' des
Leitungsverbinders 3 die Isolationsschicht 12i des Flachbandkabels 12 durchtrennt
haben und auf der Oberseite des Leiters 12l zur Anlage
gelangt sind.
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3c zeigt
den Leitungsverbinder 3 in der Endposition, bei der die
Unterseite des Wirkabschnitts 31w des Leitungsverbinders 3 auf
der Oberseite des Flachbandkabels 12 aufliegt. Die freien
Federabschnitte 30k, 30k' sind nach innen ausgelenkt, durchgreifen
die Ausnehmungen 31a und greifen unter die Isolationsschicht 12i des
Flachbandkabels 12. Sie sind so durch die Isolationsschicht 12i gegen
Korrosion geschützt. Der ausgelenkte Teil der aufgeschnittenen
Isolationsschicht 12i greift in die jeweilige Ausnehmung 31a ein.
-
In
den 3a bis 3c sind
die weiter oben in 1 genannten Mittel zur Fixierung
des Gehäuses 31, nachdem es zur Anlage gelangt
ist, nicht dargestellt.
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4 zeigt
nun ein drittes Ausführungsbeispiel. Ein Leitungsverbinder 4 weist
in einem Gehäuse 41 nebeneinander angeordnete
U-förmige Kontaktfedern 40 auf. Ein Montageelement
ist als Sicke 45s in einem Montageblech 45 ausgebildet.
Die Sicke 45s ist als Kontaktierungsberg ausgebildet, über den
ein Flachbandkabel 42 gelegt ist. Das Flachbandkabel weist
unterschiedlich breite Leiter auf und zwar einen breiten Leiter 42b und
zwei schmale Leiter 42s. In dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der breite Leiter 42b doppelt
so breit wie der schmale Leiter 42s zuzüglich
des Abstandes zwischen den beiden schmalen Leitern 42s.
Die Leiter 42b und 42s sind in einem Raster angeordnet,
wobei die Rasterweite dem Mittenabstand der beiden schmalen Leiter 42s entspricht.
Die Rasterweite kann beispielsweise 2,54 mm betragen. Der breite Leiter 42b erstreckt
sich folglich über zwei Rasterweiten.
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Die
Kontaktfedern 40 weisen jeweils die gleiche Breite auf,
die mit der Breite des schmalen Leiters 42s korrespondiert.
Die Kontaktfedern 40 sind nebeneinander in einem Raster
angeordnet, dessen Rasterweite der Rasterweite der Leiter des Flachbandkabels
entspricht. Folglich ist der breite Leiter 42b durch zwei
nebeneinander angeordnete Kontaktfedern 40 kontaktiert.
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5 zeigt
nun ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Leitungsverbinder 5,
bei dem pro Kontaktebene mehr als ein Kontaktfedernpaar vorgesehen
ist. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
wurden U-förmige Kontaktfedern eingesetzt, die jeweils
zwei freie Federabschnitte aufweisen. Der Leitungsverbinder 5 weist
nun ein Gehäuse 51 auf, in das drei Kontaktfederpaare,
gebildet aus separaten Kontaktfedern 50, 50' eingesetzt sind.
Bei den Kontaktfedern 50, 50' handelt es sich um
einseitig eingespannte Blattfedern, die jeweils mit parallelen zueinander
gewandten Kontaktflächen fluchtend hintereinander angeordnet
sind. Das Montageelement ist wie das Montageelement in 4 als eine
Sicke 55s in einem Montageblech 55 ausgebildet.
Die Sicke 55s ist als Kontaktierungsberg ausgebildet, über
den ein Flachbandkabel 52 gelegt ist. Jeder der beiden
Flanken der Sicke 55s sind also drei hintereinander angeordnete
Kontaktfedern 50 bzw. 50' zugeordnet, so dass
sechs Kontaktstellen ausgebildet sind. Es kann auch vorgesehen sein,
die in 4 und 5 gezeigten Ausführungsvarianten miteinander
zu kombinieren, d. h. pro Leiter des Flachbandkabels sowohl Kontaktfedern
nebeneinander als auch hintereinander anzuordnen, beispielsweise
um hohe Ströme und/oder geringe Spannungen übertragen
zu können und/oder eine besonders zuverlässige
Kontaktverbindung zu schaffen.
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In
den 4 und 5 sind die weiter oben in 1 genannten
Mittel zur Fixierung des Gehäuses 41 bzw. 51,
nachdem es zur Anlage gelangt ist, nicht dargestellt.
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6 zeigt
nun einen Leitungsverbinder 6, der als eine komplexe Baugruppe
ausgebildet ist und in einem Gehäuse 61 sowohl
erfindungsgemäße Leitungsverbinder zur Kontaktierung
von Flachbandkabeln 62a und 62b aufweist, als
auch einen herkömmlichen Stecker 64, beispielsweise
einen Stecker zum Anschluss eines seriellen Computerkabels. Der
Stecker 64 kann beispielsweise zum Anschluss eines Diagnosecomputers
vorgesehen sein. In dem in 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der Leitungsverbinder 6 primär
zur Verbindung zweier im Winkel von 90° zueinander verlaufender
Flachbandkabel vorgesehen, wobei beispielsweise das Flachbandkabel 62a als
Abzweigung aus dem Flachbandkabel 62b vorgesehen sein kann.
Die beiden zur Kontaktierung vorgesehenen internen Leitungsverbinder,
sind in 6 nicht eingezeichnet, ebenso
sind die zwischen den internen Leitungsverbindern und zu dem Stecker 64 vorgesehenen
Verbindungskabel nicht dargestellt.
-
Das
Gehäuse 61 des Leitungsverbinders 6 weist
weiter Befestigungsabschnitte 63 mit Durchgangslöchern
auf, die von Fixierungselementen 63f durchgriffen sind.
Bei den Fixierungselementen 63f kann es sich um Niete oder
um Schrauben, vorzugsweise um selbstschneidende Schrauben handeln. Das
Gehäuse 61 kann weiter an seiner unteren Gehäusekante
eine Dichtlippe aufweisen, so dass die internen Leitungsverbinder
und sonstige in dem Gehäuse 61 angeordnete Bauelemente
gegen Umwelteinflüsse, insbesondere gegen Spritzwasser
geschützt sind.
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7 zeigt
einen Leitungsverbinder 8, der zum Einsatz mit Flachbandkabeln
mit Rundleitern vorgesehen ist. Der Leitungsverbinder 8 weist
Kontaktfedern 80 mit sichelförmigen Schneidkanten
auf, die zur Kontaktierung eines Flachbandkabels 82 mit Rundleitern 82 bestimmt
sind.
-
In
den 8 sind die weiter oben in 1 genannten
Mittel zur Fixierung des Gehäuses 8, nachdem es
zur Anlage gelangt ist, nicht dargestellt.
-
- 1
bis 8
- Leitungsverbinder
- 10
- Kontaktfeder
- 10e
- Einspannung
- 10k
- Schneidkante
- 11
- Gehäuse
- 10s
- Schneide
- 12
- Flachbandkabel
- 12i
- Isolationsschicht
- 12l
- Leiter
- 15
- Montageelement
- 20
- Kontaktfeder
- 20a
- Anschlussfahne
- 20k
- freier
Federabschnitt
- 20k'
- freier
Federabschnitt
- 21
- Gehäuse
- 21a
- Ausnehmung
im Gehäuse
- 21w
- Wirkabschnitt
- 25
- Montageelement
- 25a
- Auflagerabschnitt
- 30
- Kontaktfeder
- 30a
- Anschlussfahne
- 30k
- freier
Federabschnitt
- 30k'
- freier
Federabschnitt
- 31
- Gehäuse
- 31a
- Ausnehmung
im Gehäuse
- 31w
- Wirkabschnitt
- 35
- Montageelement
- 35a
- Auflagerabschnitt
- 40
- Kontaktfeder
- 41
- Gehäuse
- 42
- Flachbandkabel
- 42b
- breiter
Leiter
- 42s
- schmaler
Leiter
- 45
- Montageblech
- 45s
- Sicke
- 50
- Kontaktfeder
- 51
- Gehäuse
- 52
- Flachbandkabel
- 55
- Montageblech
- 55s
- Sicke
- 61
- Gehäuse
- 62a,
62b
- Flachbandkabel
- 63
- Befestigungsabschnitt
- 63f
- Fixierungselement
- 64
- Stecker
- 80
- Kontaktfeder
- 82
- Flachbandkabel
- 82r
- Rundleiter
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10320535
A1 [0003]
- - DE 20107823 U1 [0004]
- - DE 202004012418 U1 [0005]
- - EP 0336994 A1 [0006]