DE102009046928A1 - Kontaktieranordnung für einen Stecker an einem Kontaktträger und korrespondierendes Steuergerät - Google Patents

Kontaktieranordnung für einen Stecker an einem Kontaktträger und korrespondierendes Steuergerät Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktieranordnung (1) für einen Stecker (4) an einem Kontaktträger (2), welcher mindestens eine Kontaktfläche (2.1) aufweist, wobei am Stecker (4) mindestens ein Kontaktelement (3) angeordnet ist, welches sich im eingesteckten Zustand gegen eine Federkraft auf einer korrespondierenden Kontaktfläche (2.1) des Kontaktträgers (2) abstützt, sowie ein Steuergerät mit mindestens einer solchen Kontaktieranordnung (1). Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Kontaktelement (3) des Steckers (4) als Kontaktkugel ausgebildet, welche im Stecker (4) in einer korrespondierenden Kontaktkammer (4.1) beweglich geführt ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Kontaktieranordnung für einen Stecker an einem Kontaktträger nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1, und von einem korrespondierenden Steuergerät mit mindestens einer solchen Kontaktieranordnung.
  • Die Verbindung elektronischer Geräte oder Komponenten erfolgt allgemein über wieder lösbare elektromechanische Schnittstellen, so genannte Steckverbinder. Hierbei kommen kraft- oder formschlüssige Prinzipien zur Anwendung. Eine dieser Möglichkeiten ist die sog. Direktsteckverbindung (DSV). Hier bildet ein Substrat, beispielsweise eine Leiterplatte oder Keramik mit ein- oder beidseitig und ein- oder mehrreihig ausgeführten elektrischen Kontaktflächen, den Gegenpart zu einem Stecker, der mit einem Kabel bzw. Kabelbaum verbunden ist. In diesem Stecker befinden sich speziell geformte Kontaktelemente, die beispielsweise als Stanz- oder/und Biegeteile ausgeführt sind, die nach der Montage des Steckers die Kontaktflächen auf dem Substrat berühren und somit eine Kontaktieranordnung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung bilden.
  • Die aktuelle Verbindungstechnik von Steuergeräten im Automobilbereich ist eine Steckerleiste welche unter komplexen Anforderungen in den Schaltungsträger eingepresst oder gelötet wird. Die verwendete Technik benötigt jedoch einen sehr aufwendigen und teuren Gegenstecker, um die Anforderungen der Kunden zu erfüllen. Bei einer Direktsteckverbindung der Leiterplatte, liegen die Probleme beim Ausprägen der Oberfläche der Leiterplatte um die Randkontakte zuverlässig stecken zu können. Eine Fehlerursache bei dieser Art von Steckern liegt in der Beschädigung der Oberfläche auf der Leiterplatte durch die entsprechenden Gegenstecker. Eine Beschädigung der Oberfläche hat zur Folge, dass die Zuverlässigkeit der Signalübertragung über die Lebensdauer nicht mehr gegeben ist. Aktuell werden Stecker eingesetzt, die eine beispielsweise durch Hartgold verstärkte Oberfläche aufweisen, um diesen Effekt zu reduzieren. Dies ist jedoch ein teurer Prozess wodurch das Kosteneinsparpotenzial deutlich reduziert wird.
  • In der Offenlegungsschrift DE 10 2006 025 977 B4 wird beispielsweise ein Steuergerät mit einem stirnseitig kontaktierten Schaltungsträger beschrieben. Das beschriebene Steuergerät umfasst einen plattenförmigen Schaltungsträger, der in einem Innenraum eines Gehäuses mittels Befestigungsmitteln befestigt ist, und ein Steckerteil, das an einer Wand des Gehäuses ausgebildet ist und Steckerkontaktteile aufweist, die jeweils mit zugeordneten Leiterbahnen auf dem Schaltungsträger elektrisch verbunden sind. Hierbei sind am Schaltungsträger stirnseitig Kontaktflächen ausgebildet und die Steckerkontaktteile sind durch die Wand des Gehäuses geführt und innenseitig jeweils als Kontaktfeder ausgebildet, welche an zugeordneten Kontaktflächen durch Federkraft anliegen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Kontaktieranordnung für einen Stecker an einem Kontaktträger mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass das mindestens eine Kontaktelement des Steckers als Kontaktkugel ausgebildet ist, welche im Stecker in einer korrespondierenden Kontaktkammer beweglich geführt ist. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Kontaktieranordnung durch die in der Kontaktkammer rollend und federnd gelagerte Kontaktkugel eine sichere Kontaktierung einer Leiterplatte mit einem Kabel, wobei eine Zerstörung der Kontaktfläche der Leiterplatte in vorteilhafter Weise reduziert oder nahezu ausgeschlossen wird.
  • Die erfindungsgemäße Kontaktieranordnung für einen Stecker an einem Kontaktträger kann beispielsweise zur elektrischen Verbindung eines Steuergeräts mit einem Kabel bzw. Kabelbaum in einem Fahrzeug eingesetzt werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise eine sichere Übergabe von elektrischen Signalen vom Steuergerät auf den Kabelbaum und umgekehrt. Zudem können durch den Verzicht auf teure Materialien kostenintensive Oberflächen für die Kontaktflächen auf der Leiterplatte in vorteilhafter Weise eingespart werden. Durch die Sicherstellung der Kontaktnormalkraft kann die Zuverlässigkeit der Kontaktieranordnung in vorteilhafter Weise gesteigert und ein vereinfachtes Steckerkonzept umgesetzt werden. Die als Kontaktkugeln ausgeführten Kontaktelemente können durch ihre Rollbewegung um den Kontaktpunkt auf der Kontaktfläche den größten Teil der auftretenden Relativbewegungen ausgleichen und somit das Risiko des Auftretens einer Reibkorrosion deutlich reduzieren oder ganz vermeiden. Als Kontaktkugeln können beispielsweise als Massenprodukte bekannte Kugeln aus Wälzlagern verwendet werden. Die Größe, Anzahl und eine eventuelle Beschichtung der Kontaktkugeln kann den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden. So kann die erforderliche Stromtragfähigkeit über die Anzahl der Kontaktkugeln sichergestellt werden. Als vorteilhaft erscheint beispielsweise eine Beschichtung mit einer Ni-Au-Legierung um die Reaktionsfreudigkeit gegenüber Medien, wie beispielsweise einem Salzsprühnebel zu reduzieren. Gleiches gilt auch für die Kontaktfläche auf der Leiterplatte, welche beispielsweise auch mit einer Ni-Au-Legierung beschichtet werden können, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Kontaktieranordnung möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass eine Geometrie der Kontaktkammer so ausgebildet ist, dass mindestens ein als Kontaktkugel ausgebildetes Kontaktelement für Bewegungen im ausgesteckten Zustand des Steckers drei Freiheitsgrade in einem rechtwinkligen Koordinatensystem aufweist. Des Weiteren ist die Geometrie der Kontaktkammer so ausgebildet, dass die Bewegungsfreiheit des mindestens einen als Kontaktkugel ausgebildeten Kontaktelements im eingesteckten Zustand durch eine Kontaktnormalkraft auf zwei Freiheitsgrade im rechtwinkligen Koordinatensystem begrenzt ist. Dadurch können sich die Kontaktkugeln beim Fügen des Steckers noch in alle drei Raumrichtungen frei bewegen, so dass Schleifspuren auf der Kontaktfläche in vorteilhafter Weise vermieden werden können. Erst in der Endlage des Steckers tritt die volle Kontaktnormalkraft auf und begrenzt die Bewegungsfreiheit der Kontaktkugeln auf die Raumachsen der Kontaktfläche. Diese Bewegungsfreiheit reicht aus, um die auftretenden Relativbewegungen zwischen der Kontaktfläche auf dem Kontaktträger und dem Kontaktelement im Stecker im Kontaktpunkt durch Rollbewegungen auszugleichen. Hierbei ist die Kontaktnormalkraft so gewählt, dass im eingesteckten Zustand eine elektrische Kontaktierung auch bei im Betrieb auftretenden Vibrationen und Erschütterungen sichergestellt ist.
  • Der Steckerkörper, in welchem die mindestens eine Kontaktkammer zur Aufnahme der als Kontaktkugeln ausgeführten Kontaktelemente angeordnet ist, ist beispielsweise als Klemmmaul ausgeführt, das einen von Klemmklauen umgebenen Aufnahmekanal umfasst. Der als Klemmmaul ausgeführte Steckerkörper wird beim Einführvorgang des Kontaktträgers in den Aufnahmekanal durch ein relatives Verschwenken der Klemmklauen aufgeweitet. Durch die Relativbewegung der Klemmklauen wird auch die mindestens ein Kontaktkammer verschwenkt, so dass das mindestens eine als Kontaktkugel ausgeführte Kontaktelement die korrespondierende Kontaktfläche während des Einschubvorgangs nicht berührt. Mit Erreichen der Endposition des Kontaktträgers im Aufnahmekanal nimmt der als Klemmmaul ausgeführte Steckerkörper wieder seine Ausgangslage ein und das mindestens eine als Kontaktkugel ausgeführte Kontaktelement liegt auf der korrespondierenden Kontaktfläche des Kontaktträgers auf. Zum Aufweiten des Klemmmauls sind am Kontaktträger beispielsweise Gegeneinsteckelemente angeordnet, welche in entsprechende im Stecker angeordnete Aufnahmekanäle eingeschoben werden. Die Geometrien der Gegensteckelemente und der Aufnahmekanäle sind so ausgebildet, dass die Klemmklauen aufgrund der Spreizwirkung der Gegeneinsteckelemente in den Aufnahmekanälen um gemeinsame Schwenkgelenke in der Art eines sich öffnenden Klemmmauls relativ zueinander verschwenkt werden, wodurch der Aufnahmekanal aufgeweitet und mit Erreichen der Endposition des Kontaktträgers im Aufnahmekanal wieder verkleinert wird.
  • In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktieranordnung ist die mindestens eine Kontaktkammer als elektrisch leitende Hülse ausgeführt, in welche ein Anschlusskabel eingepresst ist. Hierbei kann ein als Spiralfeder ausgeführtes Federelement, welches innerhalb der mindestens einen als elektrisch leitende Hülse ausgeführten Kontaktkammer angeordnet ist, die Kontaktnormalkraft aufbringen und das korrespondierende als Kontaktkugel ausgebildete Kontaktelement im eingesteckten Zustand auf die korrespondierende Kontaktfläche drücken. Dies ermöglicht eine einfache Ausführung des Steckers, wobei durch das als Spiralfeder ausgeführt Federelement in vorteilhafter Weise ein Toleranzausgleich innerhalb der Kontaktieranordnung stattfindet, so dass Dickenunterschiede innerhalb einer Kontaktfläche, Toleranzen der Kontaktkammern und/oder die Toleranz des Kugeldurchmessers durch die bewegliche Kontaktkugel ausgeglichen werden können.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktieranordnung ist die mindestens eine Kontaktkammer durch mindestens eine Trennwand in einem Steckerkörper begrenzt. Dadurch können mehrere Kontaktkammern zur Aufnahme von mehreren Kontaktkugeln einfach im Steckerkörper ausgebildet werden. Hierbei kann ein um einen Drehpunkt beweglich gelagerter als Federelement ausgeführter Steckerkontakt, welcher mindestens ein als Kontaktkalotte ausgeführtes Kontaktelement umfasst und innerhalb des Steckerkörpers angeordnet ist, die Kontaktnormalkraft aufbringen und das korrespondierende als Kontaktkugel ausgebildete Kontaktelement im eingesteckten Zustand auf die korrespondierende Kontaktfläche drücken. Durch den Drehpunkt entsteht am Steckerkontakt ein Wipp-Effekt, welcher die Kontaktnormalkraft bewirkt, wobei durch den Wipp-Effekt in vorteilhafter Weise ein Toleranzausgleich innerhalb der Kontaktieranordnung stattfindet, so dass Dickenunterschiede innerhalb einer Kontaktfläche, Toleranzen der Kontaktkammern und/oder die Toleranz des Kugeldurchmessers durch die bewegliche Kontaktkugel ausgeglichen werden können. Hierbei sind für jede im Steckerkörper ausgebildete Kontaktkammer eine federgelagerte Kontaktkalotte und eine Kontaktkugel zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen einer korrespondierenden Kontaktfläche und dem Steckerkontakt vorgesehen. Um eine optimale Führung der Kontaktkugel durch die Kontaktkalotte zu gewährleisten, ist ein Radius des mindestens einen als Kontaktkalotte ausgeführten Kontaktelements wesentlich größer als ein Radius des mindestens einen als Kontaktkugel ausgebildeten Kontaktelements ausgeführt. Zur Weiterleitung der elektrischen Signale ist der Steckerkontakt beispielsweise durch eine Crimpverbindung mit dem Anschlusskabel verbunden.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktieranordnung ist die Anzahl der als Kontaktkugeln ausgebildeten Kontaktelemente, welche jeweils einen elektrischen Kontakt zu einer korrespondierenden Kontaktfläche herstellen, durch eine erforderliche Stromtragfähigkeit bestimmt. Dadurch wird die Anzahl der verwendeten Kontaktkugel und Kontaktkammern für einen Stecker in vorteilhafter Weise durch die erforderliche Stromstärke bestimmt, die über die Kontaktanordnung fließen soll.
  • Kontaktelemente in einem Stecker sowie ein Kontaktträger bzw. Substrat mit Kontaktflächen bzw. Kontaktlands werden beispielsweise durch Schwingungsbelastungen bzw. Vibrationen und/oder Temperaturwechsel beansprucht. Durch die Schwingungen bzw. durch die unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der gepaarten Materialien können im Kontaktpunkt Relativbewegungen zwischen dem Kontaktträger bzw. Substrat und dem Kontaktelement im Stecker auftreten. Diese können zur so genannten Reibkorrosion führen. Die Reibkorrosion entspricht einer Verschleißart, bei der es aufgrund von Mikrobewegungen zur Oxidation und Zerrüttung der metallischen Oberflächen kommt, und welche in der Regel durch Schwingungsverschleiß-Beanspruchungen verursacht wird. Der Begriff zielt auf oxidierende Metall-Oberflächen wie z. B. Zinn, Nickel, Kupfer ab. In Abhängigkeit der eingesetzten Materialsysteme kann eine Schädigung im Bereich des Kontaktpunktes auftreten. Diese Schädigung kann bis zum vollständigen Ausfall des Kontaktes führen. Das bedeutet, dass der Kontaktübergangswiderstand gegen unendlich geht. Durch Ausführungsformen der Erfindung kann die Reibkorrosion in vorteilhafter Weise vermieden werden.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kontaktieranordnung.
  • 2 zeigt eine schematische Detaildarstellung aus 1.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kontaktieranordnung.
  • 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Steckers mit mehren erfindungsgemäßen Kontaktieranordnungen nach dem zweiten Ausführungsbeispiel aus 3 während eines Aufsteckvorgangs.
  • 5 zeigt eine schematische Detailschnittdarstellung eines Steckers mit mehren erfindungsgemäßen Kontaktieranordnungen nach dem zweiten Ausführungsbeispiel aus 3 während des Aufsteckvorgangs.
  • 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Steckers mit mehren erfindungsgemäßen Kontaktieranordnungen nach dem zweiten Ausführungsbeispiel aus 3 nach dem Aufsteckvorgang.
  • 7 zeigt eine schematische Detailschnittdarstellung des Steckers mit mehren erfindungsgemäßen Kontaktieranordnungen nach dem zweiten Ausführungsbeispiel aus 3 nach dem Aufsteckvorgang.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf einen Steckerkontakt des Steckers mit mehren erfindungsgemäßen Kontaktieranordnungen nach dem zweiten Ausführungsbeispiel aus 3 nach dem Aufsteckvorgang.
  • 9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie IX-IX in 8.
  • 10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie X-X in 9.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktieranordnung 1 für einen Stecker 4 an einem Kontaktträger 2, welcher mindestens eine Kontaktfläche 2.1 aufweist, am Stecker 4 mindestens ein Kontaktelement 3, welches sich im eingesteckten Zustand gegen eine Federkraft auf einer korrespondierenden Kontaktfläche 2.1 des Kontaktträgers 2 abstützt. Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Kontaktelement 3 des Steckers 4 als Kontaktkugel ausgebildet, welche im Stecker 4 in einer korrespondierenden Kontaktkammer 4.1 beweglich geführt ist. Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist die Geometrie der Kontaktkammer 4.1 so ausgebildet, dass das mindestens eine als Kontaktkugel ausgebildete Kontaktelement 3 für Bewegungen im ausgesteckten Zustand des Steckers 4 drei Freiheitsgrade x, y, z in einem rechtwinkligen Koordinatensystem aufweist. Im eingesteckten Zustand ist die Bewegungsfreiheit des mindestens einen als Kontaktkugel ausgebildeten Kontaktelements 3 durch eine Kontaktnormalkraft F auf zwei Freiheitsgrade x, y im rechtwinkligen Koordinatensystem begrenzt. Hierbei ist die Normalkraft F so gewählt, dass im eingesteckten Zustand eine elektrische Kontaktierung auch bei im Betrieb auftretenden Vibrationen und Erschütterungen sichergestellt ist.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Kontaktkammer 4.1 als elektrisch leitende Hülse ausgeführt, in welcher ein Anschlusskabel 5 beispielsweise durch Löten, Einpressen oder andere geeignete Verfahren befestigt ist. Zudem bringt ein als Spiralfeder ausgeführtes Federelement 4.3, welches innerhalb der mindestens einen als elektrisch leitende Hülse ausgeführten Kontaktkammer 4.1 angeordnet ist, die Kontaktnormalkraft F auf und drückt das korrespondierende als Kontaktkugel ausgebildete Kontaktelement 3 im eingesteckten Zustand auf die korrespondierende Kontaktfläche 2.1. Durch die rollend und federnd gelagerte Kontaktkugel 3 in der Hülse 4.2 findet in vorteilhafter Wiese ein Toleranzausgleich innerhalb der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 statt. Zudem werden Oberflächenzerstörungen durch Reibkorrosion auf der Kontaktfläche 2.1 des Kontaktträgers 2 in vorteilhafte Weise vermieden.
  • Wie aus 3 bis 10 ersichtlich ist, umfasst ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktieranordnung 10 für einen Stecker 40 an einem Kontaktträger 20, welcher mindestens eine Kontaktfläche 21 aufweist, am Stecker 40 mindestens ein Kontaktelement 30, welches sich im eingesteckten Zustand gegen eine Federkraft auf einer korrespondierenden Kontaktfläche 21 des Kontaktträgers 20 abstützt. Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Kontaktelement 30 des Steckers 40 als Kontaktkugel ausgebildet, welche im Stecker 40 in einer korrespondierenden Kontaktkammer 41 beweglich geführt ist. Wie aus 4 und 5 weiter ersichtlich ist, ist die Geometrie der Kontaktkammer 41 so ausgebildet, dass das mindestens eine als Kontaktkugel ausgebildete Kontaktelement 30 für Bewegungen im ausgesteckten Zustand des Steckers 4 drei Freiheitsgrade x, y, z in einem rechtwinkligen Koordinatensystem aufweist. Die Kontaktkugeln 30 „hängen” quasi frei in den Kontaktkammern 41. Dadurch können während dem Einsteckvorgang Schleifspuren auf den Kontaktflächen 21 vermieden werden. Erst in der in 6 und 7 dargestellten Endlage des Steckers 40 tritt die volle Kontaktnormalkraft F auf und begrenzt die Bewegungsfreiheit der Kontaktkugeln 30 auf die Raumachsen x und y. Diese reichen aus, um die auftretenden Relativbewegungen zwischen dem Kontaktträger 20 bzw. Substrat und einem Steckerkontakt 44 im Kontaktpunkt durch Rollbewegungen der als Kontaktkugeln ausgeführten Kontaktelemente 30 auszugleichen. Die Kontaktkugeln 30 können durch ihre Rollbewegung um den Kontaktpunkt auf der Kontaktfläche 21 des Kontaktträgers 20 den größten Teil der auftretenden Relativbewegungen ausgleichen und somit Zerstörungen auf der Kontaktfläche 21 durch Reibkorrosion deutlich reduzieren oder ganz vermeiden.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktkammern 41 durch mindestens eine Trennwand 47 in einem Steckerkörper 40 begrenzt. Innerhalb der Kontaktkammern 41 befindet sich jeweils ein geeignetes beispielsweise als Kontaktkalotte ausgeführtes federgelagertes Kontaktelement 43, das mit einem Steckerkontakt 44 verbunden ist, an welchem ein elektrisches Kabel 50 beispielsweise durch Crimpen angeschlagen wird. Dieser Steckerkontakt 44 ist so ausgeführt, dass die Rollbewegung der Kontaktkugeln 30 nicht behindern wird. Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Steckerkontakt 44 als beweglich um einen Drehpunkt 46 gelagertes Federelement ausgeführt und bringt die Kontaktnormalkraft F auf und drückt die korrespondierenden als Kontaktkugeln ausgebildeten Kontaktelemente 30 im eingesteckten Zustand auf die korrespondierenden Kontaktflächen 21 des Kontaktträgers 20. Durch die in den jeweiligen Kontaktkammern 41 rollend und federnd gelagerten Kontaktkugeln 30 findet in vorteilhafter Wiese ein Toleranzausgleich innerhalb der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 10 statt. Zudem werden Oberflächenzerstörungen durch Reibkorrosion auf der Kontaktfläche 21 des Kontaktträgers 20 in vorteilhafte Weise vermieden. Zur optimalen Führung ist ein Radius R2 des mindestens einen als Kontaktkalotte ausgeführten Kontaktelements 43 wesentlich größer als ein Radius R1 des mindestens einen als Kontaktkugel ausgebildeten Kontaktelements 30 ausgeführt. Die Größe, Anzahl und eventuell die Beschichtung der als Kontaktkugeln ausgebildeten Kontaktelemente 30 können den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden. So kann die erforderliche Stromtragfähigkeit beispielsweise über die Anzahl der als Kontaktkugeln ausgeführten Kontaktelemente 30 sichergestellt werden. Als vorteilhaft erscheint auch eine Beschichtung der als Kontaktkugeln ausgeführten Kontaktelemente 30 beispielsweise mit einer Ni-Au-Legierung, um die Reaktionsfreudigkeit gegenüber Medien, wie beispielsweise Salzsprühnebel, zu reduzieren. Gleiches gilt auch für das Schichtsystem auf dem Kontaktträger 20 bzw. Substrat.
  • Wie aus 3 bis 10 weiter ersichtlich ist, erfolgt im zweiten Ausführungsbeispiel die Kontaktierung durch eine Direktsteckung beidseitig des Kontaktträgers 20. Für die Kontaktanordnung 10 sind verschiedene, metallische Schichtsysteme für die als Kontaktkugeln ausgeführten Kontaktelemente 30 und die Kontaktflächen 21 des Kontaktträgers 20 möglich. So können beispielsweise Stahlkugeln bzw. Kontaktflächen 21 aus Kupfer jeweils mit einer Ni-Au-Legierung beschichtet werden.
  • Der Steckerkörper 4, 40, in welchem die mindestens eine Kontaktkammer 4.1, 41 zur Aufnahme der als Kontaktkugeln ausgeführten Kontaktelemente 3, 30 angeordnet ist, ist beispielsweise als Klemmmaul ausgeführt, das einen von Klemmklauen umgebenen Aufnahmekanal umfasst. Der als Klemmmaul ausgeführte Steckerkörper 4, 40 wird beim Einführvorgang des Kontaktträgers 2, 20 in den Aufnahmekanal durch ein relatives Verschwenken der Klemmklauen aufgeweitet. Durch die Relativbewegung der Klemmklauen wird auch die mindestens ein Kontaktkammer 4.1, 41 verschwenkt, so dass das mindestens eine als Kontaktkugel ausgeführte Kontaktelement die korrespondierende Kontaktfläche 2.1, 21 während des Einschubvorgangs nicht berührt. Mit Erreichen der Endposition des Kontaktträgers 2, 20 im Aufnahmekanal nimmt der als Klemmmaul ausgeführte Steckerkörper 4, 40 wieder seine Ausgangslage ein und das mindestens eine als Kontaktkugel ausgeführte Kontaktelement 3, 30 liegt auf der korrespondierenden Kontaktfläche 2.1, 21 des Kontaktträgers 2, 20 auf. Zum Aufweiten des Klemmmauls sind am Kontaktträger 2, 20 beispielsweise nicht dargestellte Gegeneinsteckelemente angeordnet, welche in entsprechende im Stecker 4, 40 angeordnete nicht dargestellte Aufnahmekanäle eingeschoben werden. Die Geometrien der Gegensteckelemente und der Aufnahmekanäle sind so ausgebildet, dass die Klemmklauen aufgrund der Spreizwirkung der Gegeneinsteckelemente in den Aufnahmekanälen um gemeinsame nicht dargestellte Schwenkgelenke in der Art eines sich öffnenden Klemmmauls relativ zueinander verschwenkt werden, wodurch der Aufnahmekanal aufgeweitet und mit Erreichen der Endposition des Kontaktträgers 2, 20 im Aufnahmekanal wieder verkleinert wird.
  • Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kontaktieranordnung können beispielsweise zur elektrischen Verbindung eines Steuergerätes mit mindestens einem Anschlusskabel verwendet werden.
  • Ausführungsformen der Erfindung reduzieren in vorteilhafter Weise eine Beanspruchung der Kontaktieranordnung durch eine Schwingungsbelastung und/oder durch Temperaturwechsel und vermeiden in vorteilhafter Weise die so genannte Reibkorrosion.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006025977 B4 [0004]

Claims (10)

  1. Kontaktieranordnung für einen Stecker (4, 40) an einem Kontaktträger (2, 20), welcher mindestens eine Kontaktfläche (2.1, 21) aufweist, wobei am Stecker (4, 40) mindestens ein Kontaktelement (3, 30) angeordnet ist, welches sich im eingesteckten Zustand gegen eine Federkraft auf einer korrespondierenden Kontaktfläche (2.1, 21) des Kontaktträgers (2, 20) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (3, 30) des Steckers (2, 20) als Kontaktkugel ausgebildet ist, welche im Stecker (4, 40) in einer korrespondierenden Kontaktkammer (4.1, 41) beweglich geführt ist.
  2. Kontaktieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geometrie der Kontaktkammer (4.1, 41) so ausgebildet ist, dass das mindestens eine als Kontaktkugel ausgebildete Kontaktelement (3, 30) für Bewegungen im ausgesteckten Zustand des Steckers (4, 40) drei Freiheitsgrade (x, y, z) in einem rechtwinkligen Koordinatensystem aufweist.
  3. Kontaktieranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Kontaktkammer (4.1, 41) so ausgebildet ist, dass die Bewegungsfreiheit des mindestens einen als Kontaktkugel ausgebildeten Kontaktelements (3, 30) im eingesteckten Zustand durch eine Kontaktnormalkraft (F) auf zwei Freiheitsgrade (x, y) im rechtwinkligen Koordinatensystem begrenzt ist.
  4. Kontaktieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktkammer (4.1) als elektrisch leitende Hülse ausgeführt ist, in welche ein Anschlusskabel (5) eingepresst ist.
  5. Kontaktieranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Spiralfeder ausgeführtes Federelement (4.3), welches innerhalb der mindestens einen als elektrisch leitende Hülse ausgeführten Kontaktkammer (4.1) angeordnet ist, die Kontaktnormalkraft (F) aufbringt und das korrespondierende als Kontaktkugel ausgebildete Kontaktelement (3) im eingesteckten Zustand auf die korrespondierende Kontaktfläche (2.1) drückt.
  6. Kontaktieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktkammer (41) durch mindestens eine Trennwand (47) in einem Steckerkörper (40) begrenzt ist.
  7. Kontaktieranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein um einen Drehpunkt (46) beweglich gelagerter als Federelement ausgeführter Steckerkontakt (44), welcher mindestens ein als Kontaktkalotte ausgeführtes Kontaktelement (43) umfasst und innerhalb des Steckerkörpers (40) angeordnet ist, die Kontaktnormalkraft (F) aufbringt und das korrespondierende als Kontaktkugel ausgebildete Kontaktelement (30) im eingesteckten Zustand auf die korrespondierende Kontaktfläche (21) drückt.
  8. Kontaktieranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius (R2) des mindestens einen als Kontaktkalotte ausgeführten Kontaktelements (43) wesentlich größer als ein Radius (R1) des mindestens einen als Kontaktkugel ausgebildeten Kontaktelements (3, 30) ausgeführt ist.
  9. Kontaktieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der als Kontaktkugeln ausgebildeten Kontaktelemente (3, 30), welche jeweils einen elektrischen Kontakt zu einer korrespondierenden Kontaktfläche (2.1, 21) herstellen, durch eine erforderliche Stromtragfähigkeit bestimmt ist.
  10. Steuergerät für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch mindestens eine Kontaktieranordnung (1, 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welche das Steuergerät mit mindestens einem Anschlusskabel (5, 50) elektrisch verbindet.
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