DE102011052171A1

DE102011052171A1 - Kombipin für einen Hochstromkontaktelement und ein solches Hochstromkontaktelement

Info

Publication number: DE102011052171A1
Application number: DE201110052171
Authority: DE
Inventors: Anton Kling; Roland Dittel; Marco Steinbrück
Original assignee: FCT Electronic GmbH
Current assignee: FCT Electronic GmbH
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2031-07-28
Also published as: DE102011052171B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kombipin für ein Hochstromkontaktelement und ein solches Hochstromkontaktelement mit einem solchen Kombipin. Der Kombipin ist (1) ein langgestreckter in etwa zylinderförmiger Körper, der eine Mantelfläche (3) und eine in Steckrichtung (4) vorne liegende Stirnfläche (5) aufweist, die einen Außenpin ausbildet. An der in Steckrichtung (4) vorne liegenden Stirnfläche (5) ist eine sacklochförmige Ausnehmung (7) ausgebildet, so dass das in Steckrichtung (4) vordere Ende des Kombipins (1) eine Innenbuchse (31) zur Aufnahme eines Innenpins (27) eines Gegensteckelementes bildet. Auf der Mantelfläche (3) des Kombipins (1) ist radial umlaufend ein Federelement (8) angeordnet, um eine Innenfläche (24) einer Außenbuchse (25) des Gegensteckelementes zu kontaktieren. Der Kombipin kann mit einem entsprechenden Gegensteckelement, einer Kombihülse, sowohl mit seinem Außenpin als auch mit seiner Innenbuchse in Kontakt treten, wodurch ein großer Kontaktbereich bei insgesamt sehr kompakter Ausbildung des Hochstromkontaktelements erzielt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kombipin für ein Hochstromkontaktelement und ein solches Hochstromkontaktelement.
In der DE 1 103 426 A ist eine Steckvorrichtung mit nadelartigen Kontaktfedern beschrieben. Die nadelartigen Kontaktfedern können in einer Buchse angeordnet sein, um einen Stift zu kontaktieren. Weiterhin können die Kontaktfedern auch auf der Außenseite eines Stiftes gespannt sein, um entsprechende Buchsen zu kontaktieren. Die Steckvorrichtung umfasst einen Steckverbinder, der in konzentrischer Bauart einen Steckerstift und eine Steckerbuchse aufweist. Der innere Steckerstift kann isoliert ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, zur Übertragung großer Ströme den inneren Steckerstift nicht isoliert auszubilden. Zudem weist diese Steckvorrichtung längsgerichtete, konvexe Federelemente auf.
Die DE 92 09 321 U1 zeigt ein Steckelement mit einem isolierten Kontaktstift und einer buchsenförmigen Kontaktiereinrichtung mit entsprechenden Federelementen. Hierbei sind Stift und Buchse koaxial angeordnet, wobei die beiden Elemente voneinander isoliert sind.
In der DE 100 41 516 B4 ist ein Steckverbinder mit einem aus mehreren Lamellen bestehenden Steckkontakt beschrieben. Dieser Steckverbinder soll zum Übertragen von hohen Strömen geeignet sein.
Aus der DE 101 24 532 A1 geht ein elektrischer Steckverbinder hervor um einen ersten Leiter und einen zweiten Leiter miteinander zu verbinden. Es ist eine Art Doppelbuchse mit jeweils sich in Längsrichtung erstreckenden Kontaktlamellen die von jeweils endseitig angeordneten Ringen gehalten werden. Die Kontaktlamellen sind zum Kontaktieren von zwei Gegenkontaktelementen vorgesehen.
Die DE 198 36 196 A1 zeigt einen Hochstromanschluss mit einer Kontaktbuchse, wobei in der Kontaktbuchse eine Vielzahl von Blattfedern angeordnet sind, die an einem Ring befestigt sind.
Kompakte und von Hand steckbare Steckverbindungen zum Übertragen von Hochstrom werden seit langem entwickelt. Jedoch sind die Stromstärken, die über bekannte Kontaktelemente übertragen werden können begrenzt. Dies hat vielfältige Ursachen. Erhöht man die Strombelastung bei kompakten Kontaktelementen, dann besteht die Gefahr, dass einzelne Kontaktstellen zwischen den Steckelementen aufschmelzen und die Steckelemente miteinander verschweißt werden. Steckverbindungen, die zuverlässig hohe Starkströme überragen sind daher groß und unhandlich. Zudem sind die Steckkräfte zum Zusammenstecken der Steckelement sehr groß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kombipin für ein Hochstromkontaktelement und einen solches Hochstromkontaktelement bereitzustellen, der robust und einfach aufgebaut ist und zur Übertragung von hohen Stromstärken geeignet ist.
Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Kombipin für ein Hochstromkontaktelement bzw. für einen Steckverbinder vorgesehen. Der Kombipin ist ein langgestreckter, in etwa zylinderförmiger Körper, der eine Mantelfläche und eine in Steckrichtung vorne liegende Stirnfläche aufweist, die einen Außenpin ausbildet. An der in Steckrichtung vorne liegenden Stirnfläche ist eine sacklochförmige Ausnehmung ausgebildet, so dass das in Steckrichtung vordere Ende des Kombipins eine Innenbuchse zur Aufnahme eines Innenpins bildet. Auf der Mantelfläche des Kombipins ist radial umlaufend ein Federelement angeordnet, um eine Innenfläche einer Außenbuchse zu kontaktieren.
Dadurch, dass der erfindungsgemäße Kombipin einen Außenpin und eine Innenbuchse aufweist kann am Kombipin sowohl außenseitig am Außenpin als auch innenseitig an der Innenbuchse ein Gegensteckelement kontaktiert werden. Hierdurch wird eine große Kontaktfläche zwischen dem Kombipin und einem entsprechenden Gegensteckelement bereit gestellt. Eine große Kontaktfläche bedeutet auch, dass sich der zu übertragende Strom auf eine große Fläche bzw. viele Kontaktstellen verteilt, so dass die lokale Strombelastung im Kontaktbereich gering ist. Die Gefahr des Aufschmelzens einzelner Kontaktstellen wird hiermit zuverlässig verhindert.
Durch das Vorsehen einer Innenbuchse und eines Außenpins wird eine große Kontaktfläche bereitgestellt und dennoch ein kompakte Bauform des Kombipins erzielt.
Ein großer Kontaktbereich bewirkt auch einen geringen Gesamtübergangswiderstand der Steckverbindung.
Über einen erfindungsgemäßen Kombipin können Stromstärken von 200 A bis 250 A übertragen werden.
Vorzugsweise ist auf der Mantelfläche des Kombipins in Steckrichtung neben dem ersten Federelement ein zweites Federelement angeordnet. Dadurch, dass zwei nebeneinander angeordnete Federelemente vorgesehen sind, vergrößert sich die Kontaktfläche und die Anzahl der Kontaktstellen zum Übertragen von Strömen.
Vorzugsweise sind die beiden Federelemente an einem ringförmigen Verbindungselement integral angeformt. Der Ring kann mittels Formschluss und/oder mittels Reibschluss, beispielsweise durch Aufpressen des Ringes auf die Mantelfläche des Kombipins erreicht werden, so dass der Ring auf der Mantelfläche des Kombipins fixiert ist. Der Ring kann auch materialschlüssig, wie z.B. durch Punktschweißen, Reibschweißen oder ein anderes geeignetes Schweißverfahren mit der Mantelfläche des Kombipins verbunden sein.
Der Kombipin ist vorzugsweise aus einer Kupfer-Zink-Legierung, wie z.B. Ms63, ausgebildet. Die Federelemente sind vorzugsweise aus einer Kupfer-Zinn-Legierung, wie z.B. Bz6, ausgebildet. Die Oberflächen des Kombipins und des Federelements können mit einer Goldschicht von 0,2 µm bis 0,8 µm, bzw. von 0,4 µm bis 0,7 µm und vorzugsweise von 0,5 µm beschichtet sein. Zwischen der Goldschicht und den Federelementen oder dem Kombipin kann eine Schicht aus einer Kupfer-Nickel-Legierung eingebracht sein.
Zusätzlich kann auf der zylinderförmigen Innenfläche der Innenbuchse des Kombipins ein Innenfederelement angeordnet sein. Durch das Innenfederelement wird im Bereich der Kontaktfläche der Innenbuchse ein definierter Kontakt zum Übertragen von Strömen erzielt, was vorteilhaft für die Übertragung hoher Stromstärken ist.
Zumindest eines der Federelemente kann aus sich in Steckrichtung erstreckenden Federzungen, die radial voneinander beabstandet angeordnet sind, ausgebildet sein. Eine jede Federzunge bewirkt eine separate Kontaktstelle.
Die Federzungen der beiden, auf der Mantelfläche des Kombipins angeordneten Federelemente können in Steckrichtung axial fluchtend oder versetzt zueinander angeordnet sein. Durch eine versetzte Anordnung gleiten die in Steckrichtung nachgeordneten Federzungen beim Steckvorgang nicht auf den Schleifspuren der in Steckrichtung vorgeordneten Federzungen.
Die Federzungen können eine Dicke von 0,1 mm bis 0,5 mm und vorzugsweise von 0,2 mm bis 0,4 mm aufweisen. Die Federzungen eines Federelements sind somit dicker als die aus dem Stand der Technik bekannten Blattfedern derart kompakter Steckelenente ausgebildet. Je dicker die Federn sind, desto besser können hohe Ströme übertragen werden, jedoch verursachen hohe Federstärken hohe Steckkräfte, die beim Steckvorgang nachteilig sind.
Ein erfindungsgemäßes Hochstromkontaktelement bzw. ein erfindungsgemäßer Steckverbinder umfasst einen Kombipin und eine Kombihülse. Bei der folgenden Beschreibung von Kombipin und Kombihülse wird mit „Steckrichtung“ die Richtung bezeichnet, mit welcher der Kombipin in eine Kombihülse gesteckt wird. Somit weist die Kombihülse ihr Steckgesicht an der entgegen der Steckrichtung liegenden Stirnfläche auf.
Die Kombihülse ist ein langgestreckter, in etwa zylindrischer Körper. An der entgegen der in Steckrichtung liegenden Stirnfläche der Kombihülse ist eine sacklochförmige Ausnehmung ausgebildet, so dass das entgegen der Steckrichtung liegende Ende des Kombipins eine Außenbuchse mit einer zylinderförmigen Innenfläche bildet. Ein Innenpin mit einer Mantelfläche ist konzentrisch in der Außenbuchse angeordnet, wobei der Außenpin in die Außenbuchse der Kombihülse einsteckbar ist. Die Mantelfläche des Außenpins ist über das darauf angeordnete Federelement mit der Innenfläche der zylinderförmigen Außenbuchse der Kombihülse kontaktierbar. Zwischen der zylinderförmigen Innenfläche der Innenbuchse des Kombipins und der Mantelfläche des Innenpins der Kombihülse ist ein weiteres Federelement angeordnet, über das die zylinderförmige Innenfläche der Innenbuchse des Kombipins mit der Mantelfläche des Innenpins der Kombihülse kontaktierbar ist.
Ein erfindungsgemäßes Kontaktelement weist einen einfachen, kompakten Aufbau auf und zeichnet sich dadurch aus, dass er zum Übertragen von hohen Strömen geeignet ist.
Die Bereiche, in denen die entsprechenden Flächen des Kombipins und der Kombihülse über die Federelemente miteinander kontaktierbar sind, bilden Kontaktierbereiche aus. Die Kontaktierbereiche können in Steckrichtung derart versetzt zueinander angeordnet, dass die jeweiligen Federelemente beim Steckvorgang von Kombipin und Kombihülse aufeinanderfolgend und somit nicht gleichzeitig zusammengedrückt werden. Dadurch, dass die in den Kontaktierbereichen angeordneten Federelemente beim Steckvorgang von Kombipin und Kombihülse aufeinanderfolgend zusammengedrückt werden, wird erreicht, dass die jeweilige Federkraft der Federelemente nacheinander überwunden werden muss. Da die von einem Kontaktierbereich verursachten Steckkräfte am größten sind, wenn die Federelemente zusammengedrückt werden, wird durch diese Anordnung vermieden, dass diese Kräfte gleichzeitig aufgewendet werden müssen und sich addieren. Trotzdem steht, wenn der Kombipin vollständig in die Kombihülse eingesteckt ist, eine feste Verbindung zwischen Kombipin und Kombihülse zur Verfügung und der Kombipin und die Kombihülse weisen eine Vielzahl von Kontaktstellen auf, so dass der Übergangswiderstand zwischen Kombipin und Kombihülse gering gehalten wird.
Das Federelement zur Kontaktierung des Innenpins der Kombihülse mit der Innenbuchse des Kombipins kann auf der Innenfläche der Innenbuchse des Kombipins angeordnet sein, wobei vorzugsweise der Innenpin einstückig mit der Kombihülse verbunden ist. Ein derartiger Aufbau eignet sich besonders zum Aufbau von einpoligen Kontaktelementen bei welchen der Innenpin integral an der Kombihülse ausgebildet ist, da eine entsprechende Kombihülse einfach durch Drehen gefertigt werden kann Alle Federelemente des Kontaktelements sind bei dieser Ausführungsform auf dem Kombipin angeordnet. Die entsprechende Kombihülse ist sehr einfach ohne jegliche Federelemente ausgebildet. Sie kann dann einstückig massiv ausgebildet sein. Eine derartige Kombihülse ist beispielsweise durch Drehen herstellbar.
Das Federelement zur Kontaktierung des Innenpins der Kombihülse mit der Innenbuchse des Kombipins kann auch auf der Mantelfläche des Innenpins der Kombihülse angeordnet sein. Der Innenpin der Kombihülse kann dann als separates Bauteil ausgebildet sein, das in die Kombihülse einsetzbar ist. Ein derartiger Aufbau eignet sich besonders zum Ausbilden von mehrpoligen Kontaktelementen. Hierbei ist vorgesehen, dass das Federelement auf dem Innenpin aufgebracht wird und dieser anschließend in die Kombihülse eingebracht wird. Dadurch erleichtert sich die Fertigung von derartigen Kontaktelementen erheblich.
Die Kombihülse ist vorzugsweise aus einer Kupfer-Zink Legierung, wie z.B. Ms63, ausgebildet. Die Federelemente sind vorzugsweise aus einer Kupfer-Zinn Legierung, wie z.B. Bz6, ausgebildet. Die Oberflächen der Kombihülse und des Federelements können mit einer Goldschicht von 0,2 µm bis 0,8 µm, bzw. von 0,4 µm bis 0,7 µm und vorzugsweise von 0,5 µm beschichtet sein. Zwischen der Goldschicht und den Federelementen oder der Kombihülse kann eine Schicht aus einer Kupfer-Nickel-Legierung eingebracht sein.
Weiterhin kann das Kontaktelement eine Verriegelung, insbesondere eine mit einem Hebel betätigbare Verriegelungseinrichtung, aufweisen. Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Stromschaltung erst nach erfolgreicher Verriegelung erfolgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass während des Steckvorgangs kein Strom fließt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
1 einen erfindungsgemäßen Kombipin für ein Hochstromkontaktelement in einer perspektivischen Ansicht,
2 den Kombipin aus 1 in einer seitlichen Ansicht,
3 den Kombipin aus 1 in einer seitlich geschnittenen Ansicht,
4 ein erfindungsgemäßes Federelement in einer perspektivischen Ansicht,
5 ein erfindungsgemäßen Kontaktelement in einer seitlich geschnittenen Ansicht,
6 einen Stecker mit drei erfindungsgemäßen Kombipins, der dreipolig ausgebildet ist in einer perspektivischen Ansicht,
7 eine Buchse zur Aufnahme des in 6 dargestellten dreipoligen Steckers in einer perspektivischen Ansicht,
8 einen Kombipin und eine Kombihülse eines Kontaktelements in einer seitlich geschnittenen Ansicht im nicht zusammengesteckten Zustand,
9 den Kombipin und die Kombihülse aus 8 in einer seitlich geschnittenen Ansicht im zusammengesteckten Zustand, und
10 ein mehrpoliges Kontaktelement in einer seitlich geschnittenen Ansicht.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßer Kombipin 1 für ein Hochstromkontaktelement beschrieben (1 bis 5).
Der Kombipin 1 umfasst einen langgestreckten, in etwa zylinderförmigen Grundkörper 2. Der Grundkörper 2 weist eine Mantelfläche 3 und eine in Steckrichtung 4 vorne liegende Stirnfläche 5 sowie eine entgegen der Steckrichtung liegenden Anschlussfläche 6 auf. Mit seiner Mantelfläche 3 bildet der Grundkörper 2 einen Außenpin zum elektrischen Kontaktieren einer Innenfläche einer entsprechenden Buchse.
Auf der Mantelfläche 3 des Kombipins 1 ist in Steckrichtung 4 in etwa mittig eine radial umlaufende Ausnehmung 7 bzw. Nut zur Aufnahme eines Federelements 8 ausgebildet.
An der Stirnfläche 5 ist eine zylindrische sacklochförmige Ausnehmung 30 vorgesehen, die eine Innenbuchse 31 ausbildet. Mit der Innenbuchse 31 kann eine Außenfläche eines entsprechenden Pins kontaktiert werden.
Am in Steckrichtung 4 vorderen Ende ist an der Mantelfläche 3 des Kombipins 1 ein umlaufender Absatz 9 vorgesehen (3). Am Absatz 9 ist eine ringförmige Abschlusskappe 10 angeordnet. Die Fixierung der Abschlusskappe 10 am Absatz 9 erfolgt vorzugsweise reibschlüssig über eine Pressverbindung bzw. einen Passsitz.
In der Innenbuchse 31 ist ein Innenfederelement 11 angeordnet (z.B. 3). Das Innenfederelement 11 umfasst einen Basisring 12 und sich vom Basisring 12 entgegen der Steckrichtung 4 erstreckende Federzungen 13. Die Federzungen 13 sind als nach innen konvex geformte Blattfedern ausgebildet.
Der Basisring 12 des Innenfederelements 11 ist in einem in der Abschlusskappe 10 – ausgebildeten Absatz 14 fixiert. Die Federzungen 13 des Innenfederelements 11 sind derart beabstandet von einer Innenfläche 15 der sacklochförmigen Ausnehmung 7 angeordnet, dass sie in radialer Richtung aufweitbar sind.
Im Folgenden wird das auf der Mantelfläche 3 des Kombipins 1 angeordnete Federelement 8 erläutert (3, 4).
Das Federelement 8 umfasst einen Verbindungsring 16, über den das Federelement 8 in der Mantelfläche 3 des Kombipins 1 ausgebildeten 7 Nut angeordnet ist. Die Fixierung des Verbindungsringes 16 kann materialschlüssig mittels Schweißen oder durch eine Pressverbindung erfolgen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Mantelfläche 3 des Kombipins im Bereich der Nut gerändelt ist.
Am Verbindungsring 16 des Federelements sind sich in und entgegen der Steckrichtung 4 erstreckende Federzungen 17 angeformt. Am Verbindungsring 16 sind somit zwei Reihen von Federzungen ausgebildet, wobei eine Reihe in Steckrichtung 4 vor und die andere Reihe in Steckrichtung 4 hinter dem Verbindungsring 16 angeordnet ist. Das Federelement ist aus einem Federstahl ausgebildet und die Federzungen 17 sind konvex nach außen gekrümmt.
Der Krümmungsradius der Federzungen 17 beträgt zwischen 8 mm und 20 mm bzw. von 10 mm bis 16 mm bzw. von 12 mm bis 15 mm vorzugsweise von 14 mm. /
Abhängig vom Krümmungsradius erhöht oder verringert sich die Federkraft beim Stecken, wobei das Steckspiel zwischen Kombipin und Kombihülse ebenfalls eine Rolle spielt.
Der Federweg der Federzungen beträgt in etwa zwischen 0,1 mm und 0,7 mm bzw. zwischen 0,2 mm und 0,5 mm und vorzugsweise 0,6 mm.
An den freien Enden 18 der Federzungen 17 sind die Federzungen mit einem Übergangsradius von 0,8 mm bis 1,5 mm vorzugsweise von 1 mm. nach außen gebogen, so dass die freien Enden 18 ohne eine scharfe Kante zu bilden am Grundkörper 2 anliegen.
Die eben offenbarten Radien beziehen sich auf gedrehte Bauteile. Bei gestanzten Bauteilen können diese Werte abweichen.
Die Bereiche, in denen die Innenfederzungen 13 des Innenfederelementes 11 und in denen jeweils die beiden Reihen der Federzungen 17 des Federelements 8 angeordnet sind, bilden einen ersten Kontaktierbereich 19, einen zweite Kontaktierbereich 33 und einen dritten Kontaktierbereich 34 aus.
Bei dieser Ausführungsform wird während des Steckvorgangs der erste Kontaktierbereich 19 und der dritte Kontaktierbereich 34 etwa gleichzeitig kontaktiert, da gegenüber der Ausführungsform nach den 1 bis 5 die Innenbuchse 31 in Steckrichtung 4 ein Stück nach hinten versetzt ist. Hierdurch wird ein sehr kompakter Kombipin erhalten. Ein gleichzeitiges Kontaktieren des ersten und dritten Kontaktierbereich 19, 34 könnte bei dieser Ausführungsform vermieden werden, indem der Innenpin 27 länger und die sacklochförmige Ausnehmung 30 entsprechend tiefer ausgebildet sind, so dass aufeinanderfolgend der zweite, der erste und der dritte Kontaktierbereich kontaktiert werden. Grundsätzlich ist das Kontaktelement vorzugsweise so ausgebildet, dass der erste Kontaktierbereich 19 der Innenbuchse 31 nach dem zweiten und vor dem dritten Kontaktierbereich des Außenpins kontaktiert werden. Daher ist es zweckmäßig, wenn ein Abstand a zwischen dem ersten Kontaktierbereich 19 und dem dritten Kontaktierbereich 34 sich von einem Abstand b der entgegen der Steckrichtung 4 vorne liegenden Kanten der Außenbuchse 25 und des Innenpins 27 unterscheidet. Diese Abstände sind in 8 eingezeichnet, jedoch sind sie bei dieser Ausführungsform etwa gleich groß. Bei der Ausführungsform nach 5 unterscheiden sich diese Abstände. Hier sind sie jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.
Der Abstand a wird an den Punkten der Kontaktierbereiche gemessen, an welchen die Federzungen maximal weit nach außen bzw. innen vorstehen. Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ist dies etwa in der Mitte der Kontaktierbereiche. Vorzugsweise unterscheidet sich auch ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Kontaktierbereich 19, 33 von dem Abstand b an der Kombihülse 20.
Der erste, der zweite und der dritte Kontaktierbereich sind somit vorzugsweise in Steckrichtung 4 derart versetzt zueinander angeordnet, dass die jeweiligen Federelemente 8, 11 beim Steckvorgang aufeinanderfolgend zusammengedrückt werden. Beim Zusammendrücken der jeweiligen Federzungen ist die Steckkraft, die einer der drei Kontaktierbereiche verursacht, maximal. Dadurch, dass die Federelemente der unterschiedlichen Kontaktierbereiche nicht gleichzeitig sondern aufeinanderfolgend zusammengedrückt werden, wird verhindert, dass sich die entsprechenden Steckkräfte der Kontaktierbereiche 19, 33, 34 bzw. der darin angeordneten Federelemente 8, 11 addieren. Die maximale Gesamtsteckkraft wird hierdurch gering gehalten.
An der in Steckrichtung 4 rückwärtigen Anschlussfläche 6 des Kombipins 1 ist ein Anschlusselement (nicht dargestellt) zum Anschließen eines Kabels angeordnet. Ein solches Anschlusselement ist bspw. ein Crimpelement mit entsprechenden Crimpflanken. Das Crimpelement kann integral am Grundkörper 2 angeformt sein. Es ist aber auch möglich den Kombipin 1 formschlüssig mit einem Anschlusselement 39 zu Verbinden, wie es z.B. in 5 gezeigt ist. Am Grundkörper 2 ist umlaufend ein Ringsteg 40 ausgebildet, der als Anschlag beim Einstecken des in Steckrichtung rückwärtigen Ende des Kombipins 1 in eine entsprechende Ausnehmung des Anschlusselementes 39 dient. Das Anschlusselement kann auch ein Basiskörper eines mehrpoligen Steckers sein, wie er später noch näher erläutert wird.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Hochstromkontaktelement 21 beschrieben.
Das Hochstromkontaktelement 21 umfasst den Kombipin 1 und eine Kombihülse 20.
Die Kombihülse 20 ist einen langgestreckter, in etwa zylindrischer Körper 22. An einer entgegen der Steckrichtung 4 liegenden Stirnfläche 36 der Kombihülse 20 ist eine sacklochförmige Ausnehmung 23 ausgebildet, die eine Innenfläche 24 aufweist (5). Die sacklochförmige Ausnehmung 23 der Kombihülse 20 bildet eine Außenbuchse 25 aus.
Die in Steckrichtung 4 vorne liegende Stirnfläche der Kombihülse 20 bildet eine Anschlussfläche 41 aus. An der Anschlussfläche 41 ist ein Anschlusselement zum Anschließen eines Kabels angeordnet. Das Anschlusselement gemäß der in den 8 und 9 gezeigten Ausführungsform ist eine integral angeformte Lötlasche. Ein solches Anschlusselement kann auch ein Crimpelement mit entsprechenden Crimplaschen oder ein Basiskörper eines Kontaktelements sein.
An einer in Steckrichtung 4 liegenden Bodenfläche 26 der sacklochförmigen Ausnehmung 23 ist ein sich entgegen der Steckrichtung erstreckender Innenpin 27 angeordnet. Eine Mantelfläche 28 des Innenpins 27 ist konzentrisch zur Innenfläche 24 der Ausnehmung 23 angeordnet. Der Innenpin 27 kann einstückig mit der Kombihülse 20 ausgebildet sein.
Ein derartiges Kontaktelement 21 bildet ein einpoliges Hochstromkontaktelement aus. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden beim Steckvorgang zuerst die in Steckrichtung 4 vorderen Federzungen 17 des Federelements 8 durch Kontaktierung mit der Innenfläche der Außenbuchse 25 der Kombihülse 20 zusammengedrückt, wodurch eine Kontaktierung von Kombipin 1 und Kombihülse 20 im zweiten Kontaktierbereich 33 erfolgt. Anschließend werden die Federzungen 13 des Innenfederelements 11 durch die Mantelfläche 28 des Innenpins 27 zusammengedrückt, wodurch eine Kontaktierung von Kombipin 1 und Kombihülse 20 im ersten Kontaktierbereich 19 erfolgt und schließlich werden die in Steckrichtung 4 hinteren Federzungen 17 des Federelements 8 zusammengedrückt, wodurch eine Kontaktierung von Kombipin 1 und Kombihülse 20 im dritten Kontaktierbereich 34 erfolgt. Das Kontaktelement kann auch derart ausgebildet sein, dass zuerst eine Kontaktierung im ersten Kontaktierbereich 19 und anschließend im zweiten Kontaktierbereich 33 erfolgt.
In einer weiteren Ausführungsform der Kombihülse 2 ist der Innenpin als separates Bauteil ausgebildet und somit nicht einstückig mit der Kombihülse verbunden (8, 9). Gemäß dieser Ausführungsform ist in der Bodenfläche 26 der Außenbuchse 25 eine weitere sacklochförmige Aussparung 29 zur Aufnahme des Innenpins 27 ausgebildet. Der Innenpin 27 ist mittels einer Presspassung in dieser sacklochförmigen Aussparung 29 fixiert. Zudem ist zwischen dem Innenpin 27 und der Bodenfläche der Aussparung 29 eine Tellerfeder 35 zum Kontaktieren des Innenpins 27 mit der Kombihülse 20 vorgesehen.
Eine derartige Ausbildung der Kombihülse ist vorzugsweise bei mehrpoligen Kontaktelementen (6, 7, 10) vorgesehen, wobei die mehreren Pole einen einzigen elektrischen Pol ausbilden. Diese mehrpolige Kombihülse weist einen einteiligen, massiven Grundkörper auf, in den die separat ausgebildeten Innenpins eingesetzt sind (10).
Ein solches mehrpoliges Kontaktelement ist beispielhaft in den 6, 7 und 10 gezeigt, wobei in 6 ein Stecker 37 mit drei Kombipins gezeigt ist, die gleich beabstandet voneinander an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind und in 7 eine Buchse 38 mit drei Kombihülsen 20 dargestellt ist, die entsprechend der Kombipins gleich beabstandet voneinander angeordnet sind.
Der in den 6 und 7 dargestellte Kontaktelement aus Stecker 36 und Buchse 37 ist lediglich beispielhaft. Selbstverständlich können auch Kontaktelemente 21 vorgesehen sein, die zwei, vier, fünf oder mehr erfindungsgemäße Kombipins und entsprechende Kombihülsen umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Kombipin an seinem in Steckrichtung 4 vorderen Ende lediglich eine sacklochförmige Ausnehmung 7 auf. Das entsprechende Innenfederelement zum Verbinden des Innenpins 27 und der Innenbuchse ist entsprechend auf dem Innenpin 27 der Kombihülse angeordnet.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Federelemente des Kontaktelements, d.h. des Kombipins und/oder der Kombihülse, der unterschiedlichen Kontaktierbereiche sich teilweise oder sogar ganz überlappen, so dass sie nur teilweise aufeinanderfolgend und in gewissen Bereichen sogar gleichzeitig zusammengedrückt werden.
Bezugszeichenliste

1: Kombipin
2: Grundkörper
3: Mantelfläche
4: Steckring
5: Stirnfläche
6: Anschlussfläche
7: Ausnehmung
8: Federelement
9: Absatz
10: Abschlusskappe
11: Innenfederelement
12: Basisring
13: Federzunge
14: Absatz
15: Innenfläche
16: Fixierring
17: Federzunge
18: freies Ende
19: erster Kontaktierbereich
20: Kombihülse
21: Kontaktelement
22: zylindrischer Körper
23: sacklochförmige Ausnehmung
24: Innenfläche
25: Außenbuchse
26: Bodenfläche
27: Innenpin
28: Mantelfläche
29: Aussparung
30: Ausnehmung
31: Innenbuchse
32: Mantelfläche
33: zweiter Kontaktierbereich
34: dritter Kontaktierbereich
35: Tellerfeder
36: Stirnfläche
37: Stecker
38: Buchse
39: Anschlusselement
40: Ringsteg
41: Anschlussfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1103426 A [0002]
DE 9209321 U1 [0003]
DE 10041516 B4 [0004]
DE 10124532 A1 [0005]
DE 19836196 A1 [0006]

Claims

Kombipin für ein Hochstromkontaktelement, wobei der Kombipin (1) ein langgestreckter in etwa zylinderförmiger Körper ist, der eine Mantelfläche (3) und eine in Steckrichtung (4) vorne liegende Stirnfläche (5) aufweist, die einen Außenpin ausbildet, wobei an der in Steckrichtung (4) vorne liegenden Stirnfläche (5) eine sacklochförmige Ausnehmung (7) ausgebildet ist, so dass das in Steckrichtung (4) vordere Ende des Kombipins (1) eine Innenbuchse (31) zur Aufnahme eines Innenpins (27) eines Gegensteckelementes bildet, wobei auf der Mantelfläche (3) des Kombipins (1) radial umlaufend ein Federelement (8, 17) angeordnet ist, um eine Innenfläche (24) einer Außenbuchse (25) des Gegensteckelementes zu kontaktieren.
Kombipin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Mantelfläche (3) des Kombipins in Steckrichtung (4) neben dem ersten Federelement (8, 17) ein zweites Federelement angeordnet ist.
Kombipin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federelemente (17) über ein ringförmiges Verbindungselement (16) einstückig miteinander verbunden sind.
Kombipin nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zylinderförmigen Innenfläche der Innenbuchse des Kombipins ein Innenfederelement (11, 13) angeordnet ist.
Kombipin nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Federelemente (17) aus sich in Steckrichtung (4) erstreckenden Federzungen (17), die radial voneinander beabstandet angeordnet sind, ausgebildet ist.
Kombipin nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federzungen (17) der beiden auf der Mantelfläche des Kombipins angeordneten Federelemente in Steckrichtung (4) und/oder in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Kombipin nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federzungen (17) eine Dicke von 0,1 mm bis 0,5 mm und vorzugsweise von 0,2 mm bis 0,4 mm aufweisen.
Kombipin nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Ring (16) über den die beiden Federzungen (17) miteinander verbunden sind mittels Formschluss, bspw. durch eine Schweißverbindung, oder mittels Reibschluss, bspw. durch Presssitz, auf der Mantelfläche (3) des Kombipins (1) fixiert ist.
Kontaktelement umfassend, einen Kombipin (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, und eine Kombihülse (20), wobei die Kombihülse (20) ein langgestreckter in etwa zylindrischer Körper ist, und an der entgegen der Steckrichtung (4) liegenden Stirnfläche der Kombihülse (20) eine sacklochförmige Ausnehmung ausgebildet ist, so dass das entgegen der Steckrichtung liegende Ende des Kombipins eine Außenbuchse (25) mit einer zylinderförmigen Innenfläche bildet, und ein Innenpin (27) mit einer Mantelfläche konzentrisch in der Außenbuchse (25) angeordnet ist, wobei der Außenpin des Kombipins (1) in die Außenbuchse (25) der Kombihülse (20) einsteckbar ist, und die Mantelfläche (3) des Außenpins über das darauf angeordnete Federelement (8) mit der Innenfläche der zylinderförmigen Außenbuchse (25) der Kombihülse (20) kontaktierbar ist, wobei zwischen der zylinderförmigen Innenfläche der Innenbuchse (31) des Kombipins (1) und der Mantelfläche des Innenpins (27) der Kombihülse (20) ein weiteres Federelement angeordnet ist über das die zylinderförmige Innenfläche der Innenbuchse (31) des Kombipins (1) mit der Mantelfläche des Innenpins (27) der Kombihülse (20) kontaktierbar ist.
Kontaktelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche in denen die entsprechenden Flächen des Kombipins (1) und der Kombihülse (20) über die Federelemente (8) miteinander kontaktierbar sind Kontaktierbereiche ausbilden, wobei die Kontaktierbereiche in Steckrichtung derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass die jeweiligen Federelemente beim Steckvorgang von Kombipin (1) und Kombihülse (20) aufeinanderfolgend zusammengedrückt werden.
Kontaktelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11, 13) zur Kontaktierung des Innenpins der Kombihülse mit der Innenbuchse des Kombipins (1) auf der Innenfläche der Innenbuchse des Kombipins angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Innenpin (27) einstückig mit der Kombihülse (20) verbunden ist.
Kontaktelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11, 13) zur Kontaktierung des Innenpins (27) der Kombihülse (20) mit der Innenbuchse (31) des Kombipins (1) auf der Mantelfläche des Innenpins (27) der Kombihülse (20) angeordnet ist, der Innenpin (27) der Kombihülse (20) vorzugsweise als separates Bauteil ausgebildet ist, das in die Kombihülse (20) einsetzbar ist.
Kontaktelement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement als mehrpoliges Kontaktelement ausgebildet ist, das zwei oder mehr Kombihülsen (20) und entsprechende Kombipins (1) aufweist, wobei jeweils eine Kombihülse (20) und ein Kombipin (27) einen elektrischen Pol ausbilden.