DE102011122945B3

DE102011122945B3 - Anschlussbuchse

Info

Publication number: DE102011122945B3
Application number: DE102011122945.4A
Authority: DE
Inventors: Brantley Natter; David Menzies; Slobodan Pavlovic; Michael Glick
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: US8366497B2; US20110076901A1; DE102011103781B4; DE102011103781A1

Abstract

Eine Anschlussbuchse (200) für eine elektrische Steckverbindung zum Verbinden mit einem Flachstecker (28) aufweisend:
- ein Körperteil (228), das zwischen gegenüberliegenden Ober- und Unterseiten (362;364), die bezüglich gegenüberliegenden Querseiten (346;348) voneinander beabstandet sind, einen Hohlraum (342) definiert;
- mindestens zwei Paare von benachbarten, spreizbaren Armpaaren (202;204;206;208;210;212) aufweisend jeweils zwei sich gegenüberliegende und vom Körperteil (228) weg erstreckende elastische Arme für einen Kontakt mit dem Flachstecker (28), der zwischen den gegenüberliegenden Armen der Armpaare (202;204;206;208;210;212) aufnehmbar ist, wobei die Arme (84) ausschließlich mit den Ober- und Unterseiten (362;364) des Körperteils (228) verbunden sind;
- eine Aussparung (238;240;242) jeweils zwischen den beiden Armpaaren (202;204;206;208;210;212) eines jeden Paars von benachbarten Armpaaren; und
- einen Anschlussbereich (83;230;284), der sich von dem Körperteil (228) in die Gegenrichtung der Arme (84) erstreckt, zur Verbindung mit einem leitenden Element (316;318;322;324); wobei jedes Paar von benachbarten Armpaaren (202;204;206;208;210;212) eine U-förmige Überfeder (110;222;224;226) aufweist, die jeweils in der Aussparung (238;240;242) zwischen den Armpaaren (202;204;206;208;210;212) angeordnet und an der Anschlussbuchse (200) angebracht ist, zum Aufbringen einer Druckkraft auf die gegenüberliegenden Arme der Armpaare (202;204;206;208;210;212), wobei jede U-förmige Überfeder (110;222;224; 226) aufweist:
- ein erstes und ein diesem gegenüberliegendes zweites Bein (112;113), die an einem Ende durch einen Basisbereich (111) miteinander verbunden sind; und
- einen an einem freien Ende des ersten und zweiten Beins (112;113) ausgebildeten ersten und zweiten Endbereich (114;115) mit jeweils seitlichen Fortsätzen (252;254;256;258;260;262);
- wobei, ausgehend vom Basisbereich (111), der erste und zweite Endbereich (114;115) aufeinander zukommen, wobei die seitlichen Fortsätze (252;254;256;258;260;262) sich jeweils, auf äußeren Abschnitten aufsitzend, über die benachbarten Arme der beiden gegenüberliegenden Armpaare (202;204;206;208;210;212) erstrecken und eine Druckkraft auf die gegenüberliegenden Arme ausüben; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Paar (206;208) der Paare benachbarter Armpaare (202;204;206;208;210;212) bezüglich des anderen Paars von Armpaaren oder der anderen Paare von Armpaaren (202;204;210;212) in Richtung des Körperteils (228) versetzt angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Anschlussbuchsen, wie z.B., jedoch nicht ausschließlich, für Leistungsanschlüsse zum Betrieb in einem Fahrzeug, um das Führen von Starkstrom zu unterstützen.
Stand der Technik
Kupfer besitzt gute elektrische Leiteigenschaften und war ein bevorzugtes Material für die Anschlüsse. Jedoch ist Kupfer bei steigender Temperatur anfällig gegenüber Entspannung (d.h. den Verlust von Federkraft). Da die Temperatur der Anschlüsse steigt, wenn der im elektrischen Stromkreis geführte Strom ansteigt, verfügen Kupferanschlüsse über eine verminderte Fähigkeit, eine starke Spannkraft auf die Stecker aufrecht zu erhalten. Die Entspannung der Buchsen mindert die Gesamtkontaktfläche mit den Steckern, was verminderte elektrische Leitfähigkeit, erhöhten Widerstand und weiteren Temperaturanstieg zur Folge hat. Es ist wünschenswert, die Gesamtgröße eines elektrischen Verteilerkastens oder anderer Steckverbinder so klein wie möglich zu halten, solange noch die erforderliche Strombelastbarkeit bereitgestellt ist. Für jede bestimmte Sicherungsgröße ist die Dicke und Breite der Buchsen entsprechend begrenzt. Folglich kann die Federkraft nicht weiter erhöht werden, indem einfach die Anschlüsse dicker oder breiter gemacht werden. Falls Kupfer verwendet wird, könnten die Größenbeschränkungen die gewünschte Federkraft unerreichbar machen. Infolgedessen wurden Kupferlegierungen verwendet, für die eine Entspannung nicht auftritt, bis höhere Temperaturen erreicht sind. Andererseits haben Kupferlegierungen üblicherweise eine niedrigere Leitfähigkeit. Für jede bestimmte Größe (d.h. Serie) einer Sicherung ist somit die Strombelastbarkeit vermindert. In Fahrzeuganwendungen sind Sicherungen unter Verwendung von Kupferlegierungen üblicherweise auf 60 Ampere oder weniger beschränkt.
Aus DE 10 2009 009 934 A1 ist ein Buchsenanschluss bekannt, der mindestens zwei benachbarte und voneinander beabstandete Buchsen-Aufnehmer sowie ein an jeweils zwei der benachbarten Buchsen-Aufnehmer angeordnetes U-förmiges Federelement aufweist. Die Buchsen-Aufnehmer weisen jeweils zwei sich gegenüberliegende Kontaktfederarme auf, die an ihrem freien Ende jeweils einen Feststeller aufweisen, der als ein nach außen gewölbter Bereich ausgebildet ist. Jeweils zwei benachbarte Buchsen-Aufnehmer bilden zwischen einander einen Andockteil, in dem das Federelement angeordnet ist. Das Federelement weist an seinen beiden freien Enden jeweils eine nach innen gebogene Oberfläche auf, die jeweils auf den Feststellern der benachbarten Buchsen-Aufnehmer aufsitzt.
DE 10 2010 038 467 A1 offenbart einen elektrischen Buchsenanschluss mit einem Anschlussaufnehmer und einem klemmenartigen Element. Der Anschlussaufnehmer weist eine Gruppe von elastischen Anschlussbeinen mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Beinen sowie dritten und vierten gegenüberliegenden Beinen auf. Die ersten und dritten Beine sind relativ zueinander beabstandet ebenso wie die zweiten und vierten Beine zur Aufnahme des klemmenartigen Elements. Das klemmenartige Element ist ein U-förmiger Körper mit bogenförmigen ersten und zweiten Endabschnitten, der zwischen den benachbarten ersten und dritten Beinen sowie zweiten und vierten Beinen angeordnet ist. Dabei liegen die Endabschnitte an den Außenflächen der jeweiligen Beine an.
DE 103 31 229 A1 offenbart eine Kontaktanordnung bei einer elektrischen Steckverbindung. Ein Einsteckteil der Steckverbindung weist eine Kontaktzunge mit zwei entgegengesetzten Kontaktflächen auf, wobei ein Aufnahmeteil der Steckverbindung zwei einander gegenüberliegende Kontaktfinger aufweist, zwischen welchen die Kontaktzunge des Einsteckteils einführbar ist. Die beiden Kontaktfinger sind an einem Ende eingespannt und elastisch biegsam, um die am anderen freien Ende zwischen die Kontaktfinger eingeführte Kontaktzunge festzuklemmen. Die beiden Kontaktfinger sind unter einem Winkel oder konvexaufeinander gebogen. Die Scheitel der beiden Kontaktfinger sind in Einführrichtung der Kontaktzunge gegeneinander versetzt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Eine nicht erfindungsgemäße Sicherungsanordnung weist einen Sicherungskörper, eine erste Überfeder und eine zweite Überfeder auf. Der Sicherungskörper ist vorzugsweise hergestellt aus einem einzelnen Stück gestanzten Metalls wie z.B. Kupfer. Der Sicherungskörper umfasst ein Sicherungselement, eine erste Anschlussbuchse, zum Aufnehmen eines entsprechenden Anschlusssteckers (nicht dargestellt), und eine zweite Anschlussbuchse, zum Aufnehmen eines entsprechenden Anschlusssteckers. Ein Sicherungselement ist zwischen der ersten Anschlussbuchse und der zweiten Anschlussbuchse einstückig angeformt. Die erste und zweite Anschlussbuchse umfasst jeweils einen Körperteil aufweisend eine erste bzw. zweite Gruppe von Armen, die sich von dem Körperteil weg erstrecken. Der Körperteil ist vorzugsweise ein nichtelastischer Abschnitt, der das Sicherungselement mit der ersten bzw. zweiten Gruppe von Armen leitend verbindet. Die erste und zweite Gruppe von Armen weist jeweils einen ersten Arm und einen zweiten Arm, die einander gegenüberliegen, auf. Die erste und zweite Gruppe von Armen weist ferner jeweils einen dritten Arm und einen vierten Arm auf, die einander gegenüberliegen und entsprechend benachbart zu dem ersten Arm und zu dem zweiten Arm angeordnet sind. Der erste Arm und der dritte Arm stehen jeweils zueinander in beabstandet angeordneter Beziehung, aufweisend eine entsprechende Aussparung zwischen einander. Der zweite Arm und der vierte Arm stehen zueinander in beabstandet angeordneter Beziehung, aufweisend eine entsprechende Aussparung zwischen einander. Jedes der einzelnen Beine ist elastisch, zum Aufrechterhalten einer Druckkraft auf einen entsprechenden Anschlussstecker, der zwischen den ersten und zweiten Armen und den dritten und vierten Armen aufgenommen ist.
Die erste und zweite Überfeder ist jeweils zum Aufbringen einer vorgegebenen Druckkraft auf die erste bzw. zweite Gruppe von Armen am Sicherungskörper montiert und an der ersten bzw. zweiten Anschlussbuchse angebracht, zentral angeordnet zwischen der ersten bzw. zweiten Gruppe von Armen innerhalb der entsprechenden Aussparungen. Die erste und zweite Überfeder ist jeweils ausgebildet zum Fixieren eines entsprechenden Anschlusssteckers zwischen der ersten bzw. zweiten Gruppe von Armen, um bei erhöhten Temperaturen eine entsprechende Kontaktfläche aufrechtzuerhalten.
Die Überfeder ist in vorteilhafter Ausgestaltung ein im Wesentlichen U-förmiger Körper, der einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich aufweist. Der erste Endbereich und der zweite Endbereich können bogenförmig sein. Der erste Endbereich und der zweite Endbereich nähern sich einander an, so sich die entsprechenden Beine des U-förmigen Körpers wegerstrecken von einem gekrümmten Basisbereich der Überfeder, an dem die entsprechenden Beine zusammentreffen.
Wenn die erste und zweite Überfeder an der ersten bzw. zweiten Gruppe von Armen angebracht ist, berührt jeweils der erste Endbereich einen äußeren Abschnitt des ersten und dritten Arms. Zudem berührt jeweils der zweite Endbereich der ersten und zweiten Überfeder einen äußeren Abschnitt des zweiten und des vierten Arms, wodurch die ersten und dritten Arme entsprechend unter Druck mit den zweiten und vierten Armen gehalten sind. Der erste Arm und der dritte Arm weisen entsprechende Endabschnitte zur Beherbergung des ersten Endbereichs der ersten bzw. zweiten Überfeder auf, um eine Gleitbewegung zwischen den ersten und dritten Armen und dem ersten Endbereich zu verhindern. Dies liefert ein aufsitzendes Eingreifen zwischen den ersten und dritten Armen und dem ersten Endbereich. Ebenso weisen der zweite Arm und der vierte Arm entsprechende Endabschnitte zur Beherbergung des zweiten Endbereichs der ersten bzw. zweiten Überfeder auf, um eine Gleitbewegung zwischen den zweiten und vierten Armen und dem zweiten Endbereich zu verhindern. Dies liefert ein aufsitzendes Eingreifen zwischen den zweiten und vierten Armen und dem zweiten Endbereich.
Die erste und zweite Überfeder besteht aus Edelstahl, der ein schwaches Entspannungsverhalten bei erhöhten Temperaturen aufweist. Infolgedessen verhindert die erste und zweite Überfeder, dass sich die entsprechenden Arme bei erhöhten Temperaturen entspannen, was anderenfalls die Kontaktfläche mit einem zugehörigen Anschlussstecker mindern würde. Demzufolge ist die Notwendigkeit der Verwendung einer Kupferlegierung oder eines ähnlichen Ersatzmaterials mit niedrigerer Leitfähigkeit nicht geboten, da die Entspannung minimiert worden ist. Somit bildet ein höherleitfähiges Material, wie z.B. Kupfer (C151), den Sicherungskörper.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Herstellen von Sicherungen und Steckverbindern mit erhöhter Strombelastbarkeit, erhöhter Befestigungsbeständigkeit, und erhöhten Normalkräften, die Anschlussbuchsen auf Flachsteckern halten. Diese Verbesserungen werden mit einer skalierbaren Bauform erreicht, bei der die Anzahl von Paaren von Armpaaren gegenüber der Anzahl in den obigen Ausführungsformen erhöht ist. Erfindungsgemäß ist jede Anschlussbuchse mit mindestens zwei Paaren benachbarter Armpaare mit jeweils zwei gegenüberliegenden Armen ausgestattet, wobei mindestens ein Paar der Paare benachbarter Armpaare bezüglich des anderen Paars von Armpaaren in Richtung des Körperteils der Anschlussbuchse versetzt angeordnet ist.
Wenn die Gesamtbreite einer Sicherung erhöht wird, um die Strombelastbarkeit zu erhöhen, verwendet die vorliegende Erfindung, anstatt einfach die Breite eines jeden Arms der Paare von Armpaaren zu erhöhen, zusammen mit einer Erhöhung der Gesamtbreite der Sicherung oder des Steckverbinders eine größere Anzahl von Paaren von Armpaaren. Zum Beispiel, durch modulares Erweitern von einem Paar von Armpaaren zu zwei Paaren von Armpaaren derselben individuellen Breite, verdoppelt die vorliegende Erfindung die maximale Strombelastbarkeit der Sicherung / des Anschlusses während eine hohe Normalkraft auf alle acht individuellen Arme aufrechterhalten wird. Die vorliegende Erfindung sieht außerdem die Verwendung von mindestens zwei Paaren benachbarter Armpaare mit jeweils zwei sich gegenüberliegenden Armen vor, selbst wenn die Gesamtbreite der Sicherung / des Anschlusses nicht erhöht ist. In diesem Fall führen die zusätzlichen Paare von Armpaaren zu größerer Festigkeit und verbesserten Normalkräften der Überfedern. In bevorzugten Ausführungsformen weisen die gegenüberliegenden Arme alle im Wesentlichen dieselbe Breite auf und sind gleichbeabstandet. Die vorliegende Erfindung verwendet ferner vorzugsweise einen modular erweiterbaren Aufbau für die Überfedern, so dass diese leicht in die Anschlussbuchsen eingefügt werden können.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird in besonderem Maße in den angefügten Ansprüchen aufgezeigt. Sonstige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden jedoch deutlicher und die vorliegende Erfindung ist am besten nachzuvollziehen, unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Abbildungen, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht einer nicht erfindungsgemäßen Anschlussbuchse mit einer erhöhten Anzahl von Paaren von Armpaaren mit jeweils zwei sich gegenüberliegenden Armen ist.
2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren, nicht erfindungsgemäßen Anschlussbuchse mit einer anderen Überfeder ist.
3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren, nicht erfindungsgemäßen Anschlussbuchse mit einer weiteren anderen Überfeder ist.
4 und 5 perspektivische Ansichten einer Ausführungsform der Überfeder sind.
6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Überfeder ist.
7 und 8 perspektivische Ansichten einer weiteren, nicht erfindungsgemäßen Anschlussbuchse aufweisend sechs Armpaare gegenüberliegender Arme sind.
9 eine erfindungsgemäße Anschlussbuchse zeigt, aufweisend Paare von Armpaaren mit sich gegenüberliegenden Armen, die in einer versetzten Anordnung ausgestaltet sind.
10 eine Anzahl von Überfedern zeigt, wie sie an der flachen Werkstoffplatte befestigt sind.
11 eine schweißbare Variante einer nicht erfindungsgemäßen Anschlussbuchse zeigt, aufweisend einen Anschlussbereich zum Schweißen.
12 eine weitere, nicht erfindungsgemäße Anschlussbuchse zeigt, die so ausgestaltet ist, dass eine Befestigungseinrichtung zum Anschließen an eine Leiterplatte bereitgestellt ist.
13 eine weitere, nicht erfindungsgemäße Anschlussbuchse zeigt, die so ausgestaltet ist, dass eine Klemmvariante zum Anschließen an eine Leitung bereitgestellt ist.
14 eine weitere Leiterplatten-Variante bildet, worin die in nicht erfindungsgemäßer Weise dargestellte Anschlussbuchse eine Befestigung zum Anschließen an eine Leiterplatte bereitstellt.
15-17 verschiedene Schweiß-Ansatzstücke zeigen, die zum Anschweißen an eine erfindungsgemäße Anschlussbuchse verwendet werden können.
18 eine Sammelschienen-Schweißanordnung zum Schweißen eines Sammelschienenleiters an eine nicht erfindungsgemäße Anschlussbuchse zeigt.
19 eine weitere vorteilhafte Anschlussbuchse zeigt, die so ausgestaltet ist, dass sie zu dem Anschlussbereich benachbarte erhöhte Seitenflächen aufweist, die jedoch nicht Teil der Erfindung sind.
20 eine weitere vorteilhafte Anschlussbuchse zeigt, die so ausgestaltet ist, dass sie sich teilweise bis in den Anschlussbereich erstreckende erhöhte Seitenflächen aufweist, die jedoch nicht Teil der Erfindung sind.

Nun bezugnehmend auf 1, weist eine nicht erfindungsgemäße weibliche Anschlussbuchse 80 einen Körperteil 81 auf, der an einem Ende mit einem Anschlussbereich 83 und am anderen Ende mit einer Mehrzahl von Paaren von benachbarten Armpaaren mit sich gegenüberliegenden Armen 84 ausgebildet ist. Jedes Armpaar von gegenüberliegenden Armen 84 spreizt sich auseinander, um den Flachstecker des Verteilerkastens aufzunehmen. Eine Überfeder 82 ist U-förmig und weist einen Basisbereich 89 auf, welcher zwischen den Armpaaren von mindestens einem Paar der Mehrzahl von Paaren von Armpaaren mit sich gegenüberliegenden Armen 84 seitlich angeordnet ist in einer Aussparung 91, die zwischen den benachbarten Armpaaren eines Paars von Armpaaren ausgebildet ist. Die Überfeder 82 weist mindestens einen Endbereich 90 auf, der über mindestens zwei der gegenüberliegenden Arme 84 angeordnet ist, zum Aufbringen einer vorbestimmten Druckkraft. Die Armpaare beinhalten Armpaar 85, Armpaar 86, Armpaar 87 und Armpaar 88. Die 1-3 zeigen eine einzelne Anschlussbuchse an sich, wie sie für einen einfachen Steckverbinder verwendet würde. Der Anschlussbereich 83 würde verbunden mit einem Draht oder einem anderen Leiter mittels Crimpen, Schweißen oder anderen bekannten Verfahren. In dem Fall einer Sicherung würde der Anschlussbereich 83 mit einer weiteren Anschlussbuchse verbunden, um eine Sicherung in der gleichen Weise auszubilden, wie eingangs beschrieben.
Der Körperteil 81 und die gegenüberliegenden Armpaare 85;86;87;88 besitzen eine erste metallische Zusammensetzung und die U-förmige Überfeder 82 besitzt eine zweite metallische Zusammensetzung, wobei die erste metallische Zusammensetzung eine höhere Leitfähigkeit aufweist als die zweite metallische Zusammensetzung, und wobei die zweite metallische Zusammensetzung eine höhere Entspannungstemperatur aufweist als die erste metallische Zusammensetzung. Die erste metallische Zusammensetzung kann aus jedem gewünschten stark leitenden Material bestehen, und kann vorzugsweise aus nahezu reinem Kupfer (z.B. Kupfer C102) oder aus Kupfer mit Spuren von anderen Stoffen (z.B. Kupfer C151, das etwa 0,1% Zirkon aufweist) bestehen. Die zweite metallische Zusammensetzung kann aus Edelstahl bestehen, wie z.B. SS301, welcher etwa 17% Chrom, 10% Kohlenstoff, 7% Nickel aufweist und der Rest Eisen ist.
Die Gestaltung der gegenüberliegenden Arme und die Gestaltung der Überfedern sind ausgeführt zum Optimieren der Normalkräfte und der Kontaktfläche, die zwischen den Anschlussbuchsen und den Flachsteckern erzielt wird. Anstatt, dass die gesamten Normalkräfte durch die Überfedern bereitgestellt werden, sind die gegenüberliegenden Arme zum Aufbringen einer Einwärts-Normalkraft gegen die Flachstecker ausgestaltet, so dass die gegenüberliegenden Arme die durch die Überfedern bereitgestellten Normalkräfte nicht verringern. Mit anderen Worten, die gegenüberliegenden Arme müssen aufspringen, um den Flachstecker aufzunehmen, so dass die Normalkräfte der gegenüberliegenden Arme gegen den Flachstecker wirken und nicht gegen die Überfeder. Insbesondere haben die Flachstecker eine erste vorbestimmte Dicke. Die Arme jedes Armpaars von gegenüberliegenden Armen sind während seiner Ruhestellung um weniger als die erste vorbestimmte Dicke beabstandet, so dass die gegenüberliegenden Arme auseinanderspreizen würden, um die Flachstecker aufzunehmen, selbst wenn die Überfedern nicht vorhanden wären. Jedes Armpaar sich gegenüberliegender Arme weist eine zweite Gesamtdicke auf, an der sie von den entsprechenden Endbereichen der Überfedern kontaktiert sind (z.B. die doppelte Dicke des Edelstahlblechs, das zur Ausbildung der Klemmelemente verwendet ist). Die über den entsprechenden gegenüberliegenden Armen angeordneten Endbereiche sind in ihrer Ruhelage (d.h. bevor sie über den gegenüberliegenden Armpaaren montiert sind) beabstandet um weniger als die Summe aus der ersten vorbestimmten Dicke und der zweiten Gesamtdicke.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Überfeder 92, verwendet mit vier Armpaaren 85, 86, 87, 88 mit sich gegenüberliegenden Armen. Die Überfeder 92 hat einzeln vorstehende Beine mit getrennten Endbereichen 93 und 94, wobei die vorstehenden Beine nahe dem Basisbereich der Überfeder 92 verbunden sind. Jeder Endbereich 93, 94 stellt eine Klemmung für zwei der benachbarten Armpaare der Anschlussbuchse bereit.
3 zeigt in vorteilhafter Weise den Gebrauch von mehr als einer Überfeder. Demzufolge ist eine Überfeder 95 mit einem Basisbereich 96 und einem Endbereich 97 in einer Aussparung 91 zwischen den entsprechenden Armpaaren von gegenüberliegenden Armen angebracht. Gleichermaßen ist eine Überfeder 98 in einer Aussparung 99 zwischen anderen entsprechenden Armpaaren von gegenüberliegenden Armen angebracht.
4 und 5 zeigen eine Ausführung einer Überfeder 100 im Detail. Das erste Bein 101 und das zweite Bein 102 sind verbunden durch einen Basisbereich 103. Ein Querelement 104 verbindet den Basisbereich 103 mit einem anderen Basisbereich 107, von dem sich ein drittes Bein 105 und ein viertes Bein 106 erstrecken.
6 zeigt eine weitere Ausführung einer Überfeder 110 mit einem Basisbereich 111 und Beinen 112 und 113. Die Endbereiche 114 und 115 haben eine Breite, die so ausgewählt ist, dass sie sich über zwei benachbarte Paare gegenüberliegender Arme erstreckt. Durch die Verwendung einer Überfeder, die zwischen genau zwei benachbarte Armpaare passt, kann jede Gesamtanzahl von Paaren von Armpaaren auf einer Anschlussbuchse untergebracht werden, durch Auswählen einer passenden Kombination von Überfedern.
7 und 8 veranschaulichen eine nicht erfindungsgemäße Anschlussbuchse aufweisend drei Paare von Armpaaren mit gegenüberliegenden Armen. Es sind drei Überfedern in der Bauart wie gezeigt in 6 verwendet.
9 veranschaulicht eine Anschlussbuchse 200 aufweisend Paare von Armpaaren 202, 204, 206, 208, 210, 212 mit gegenüberliegenden Armen, die erfindungsgemäß in einer versetzten Anordnung ausgebildet sind. Die versetzte Anordnung bezieht sich darauf, dass mindestens eins der Paare von Armpaaren 206, 208 bezüglich Vorder- oder Steckereinschubende der Paare von Armpaaren 202, 204, 210, 212 versetzt ist. Der Versatz ist hilfreich, um den Betrag der Steckkraft, die erforderlich ist zum Einstecken des Flachsteckers zwischen die gegenüberliegenden Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212, zu reduzieren und zu steuern, durch Beschränken der Anzahl an Armpaaren 202, 204, 206, 208, 210, 212, die gleichzeitig das Vorderende des Flachsteckers erfassen.
Die vorliegende Erfindung sieht vorzugsweise eine skalierbare Anordnung vor, bei der die Anzahl der gegenüberliegenden Arme einfach durch Herausschneiden weiterer Armabschnitte aus einem Materialblech erhöht werden kann, da jedes nachfolgende Paar von Armpaaren 202, 204, 206, 208, 210, 212 eine Nachbildung eines Einzelpaares sein kann, welches gemäß einer Reihe von Konstruktionsfaktoren entworfen ist, d.h., wenn das mechanische Einbinden eines Paares ausreichend ist, dann kann dieses Paar nachgebildet werden. Der Betrag der Steckkraft kann kritischer werden, wenn die Anzahl der Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 ansteigt, da jedes Armpaar 202, 204, 206, 208, 210, 212, das gleichzeitig den Flachstecker kontaktiert, den Betrag der Steckkraft erhöht. Eine weitere Einflussgröße auf den Wert der Steckkraft ist in vorteilhafter Weise die Überfeder 220 (drei einzelne Überfedern 222, 224, 226 sind in 9 gezeigt, zum Anordnen zwischen jedes Paar benachbarter Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212). Nachdem jede Überfeder 220 eine zusätzliche Druckkraft zu der Druckkraft der Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 mit gegenüberliegenden Armen bereitstellt, kann es wünschenswert sein, die resultierende Normalkraft durch entsprechendes Auswählen von Materialien für Überfeder/Anschlusskörper 222, 224, 226, 228 und/oder durch wahlweises Anpassen der Dimensionierung (Länge, Breite, Winkel, etc.) der Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 zu steuern. Die elektrischen Möglichkeiten des Anschlusses 200 können auch bedacht werden, wenn der Betrag der gewünschten Normalkraft bestimmt wird, da es wünschenswert sein kann, die Steckkraft und damit die Normalkraft zu erhöhen, um die Strombelastbarkeit zu maximieren, z.B. um Hochleistungsanwendungen zu unterstützen (z.B. 80+A, 100+VDC).
Die Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 können z.B. ausgelegt sein, um in Abwesenheit der Überfeder 220 eine Normalkraft von 4 Newton (N) aufzubringen. Das Hinzufügen der Überfeder 220 kann die Normalkraft an der Kontaktfläche auf 12-15 N erhöhen. Diese Parameter können wahlweise angepasst werden, um eine Ausgewogenheit zu erreichen, zwischen dem Betrag der Normalkraft und einem Anstieg über Raumtemperatur („rise over ambient temperature“, ROA) über den Kontaktbereich für eine gegebene Stromstärke. Der Anstieg über Raumtemperatur kann in Beziehung stehen mit der Höhe des Stromes, der bei einer bestimmten Normalkraft durch die Kontaktfläche zwischen den Armpaaren und dem Flachstecker fließen kann, bevor ein Anstieg von 55°C über Raumtemperatur erreicht ist. Die nachfolgende Tabelle zeigt ein Beispiel für eine solche Beziehung.

Normalkraft (Newton) Stromstärke (Ampere)

5 150

10 180

15 200

20 201
Wie in der Tabelle dargestellt ist, erlauben Erhöhungen der Normalkraft entsprechende Erhöhungen der Stromstärke bis zum Erreichen von 55°C ROA. An einem gewissen Punkt beginnt die Erhöhungsrate jedoch nachzulassen, was, wie es gezeigt ist, bei etwa 15N auftritt (dieser Übergangspunkt kann sich abhängig von den Materialien und der Zusammensetzung, der Form, etc. der Kontaktstelle erheblich ändern). Ein nicht beschränkender Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sieht das Auswählen des optimierten Betrags der zusätzlichen Druckkraft, bereitgestellt durch die Überfeder 220, im Verhältnis zur Strombelastbarkeit vor. Das Ausgleichen der Normalkraft gegenüber der Strombelastbarkeit kann wichtig sein, da es wünschenswert sein kann, den kleinsten Betrag der Normalkraft zu verwenden, um die Strom- und ROA-Anforderungen zu erreichen, während gleichzeitig der Betrag der Steckkraft beschränkt wird. Zudem kann die Oberflächenrauhigkeit des Flachsteckers und der gegenüberliegenden Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 in ähnlicher Weise beeinflusst werden, um die Steckkraft zu reduzieren, z.B. durch Beschränken der Oberflächenrauhigkeit auf zwischen 0,8 und 1,6 RA. Zweifachprägen oder andere Prägeverfahren können verwendet werden, um die Oberflächenrauhigkeit des Steckers und der Armpaare weiter zu verfeinern.
Die Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212, der Anschlusskörper 228 und der Anschlussbereich 230 können aus demselben Stück Material hergestellt sein. Das Material kann durchgehend die gleiche oder eine unterschiedliche Dicke aufweisen (z.B. können Bereiche dicker oder dünner sein, um die Festigkeit zu verbessern, Kräfte zu steuern, etc.). Das Material kann gefräst, gestanzt oder auf andere Weise aus einem Vollmaterial bearbeitet sein, so dass es aufweisend Aussparungen, Verjüngungen, Öffnungen oder andere notwendige Ausbildungen ausgestaltet ist, die ein Falten oder Biegen, oder ein anderes erforderliches Verarbeiten ermöglichen, um das flache Stück Material in die dargestellte Form umzuwandeln. Gegenüberliegende Seiten des Materials können zueinander umgeklappt werden, so dass eine Spalt- oder Falzlinie 234 unmittelbar an den beiden Seiten ausgebildet ist, sobald diese zu der dargestellten Form angeordnet sind. Sobald die Anschlussbuchse 200 in die dargestellte Form gebracht ist, kann die Überfeder(n) 220 angeordnet werden, zum Einfügen der Überfedern 222, 224, 226 innerhalb der durch die benachbarten Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 definierten Aussparungen 238, 240, 242. Dies kann durchgeführt werden mittels eines Dorns oder eines anderen Hilfsmittels, um die Überfedern 222, 224, 226 einen Abstand zu öffnen, welcher dem rückseitigen, geschlossenen Ende der Überfedern 222, 224, 226 ermöglicht, eine Strecke in die Aussparungen 238, 240, 242 zu gleiten, die ausreichend ist, um den vorderen geöffneten Enden zu ermöglichen die Vorderenden der Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 zu überschreiten, so dass das vordere Ende der Überfedern 222, 224, 226 nahegelegen der Kontaktfläche zwischen gegenüberliegenden Armen der Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 aufliegt.
Die Überfedern 222, 224, 226 können eine eingeschnittene Zunge 244, 246, 248 aufweisen, benachbart einer Mulde einer V-förmigen Senke, die an jedem Arm der Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 enthalten ist. Die eingeschnittene Zunge 244, 246, 248 kann sich, bezogen auf die Außenflächen der gegenüberliegenden Arme der benachbarten Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212, eine Wegstrecke nach innen in jede Aussparung 238, 240, 242 erstrecken, wie wiedergegeben mit der dargestellten Einwärtskrümmung der Überfedern 222, 224, 226. Die eingeschnittene Zunge 244, 246, 248 kann in der Breite annähernd gleich zu der Breite der Aussparungen 238, 240, 242 sein, um dazwischen eine leichte Presspassung zu bilden. Das Anordnen der eingeschnittenen Zunge 244, 246, 248 innerhalb der Aussparungen 238, 240, 242 kann hilfreich sein, um ein Verdrehen der Überfeder 220 zu verhindern oder erheblich zu beschränken. Seitliche Fortsätze 252, 254, 256, 258, 260, 262 sind, insbesondere benachbart zu jeder eingeschnittenen Zunge 244, 246, 248, angefügt und in vorteilhafter Weise können seitliche Fortsätze 264, 266, 268, 270, 272, 274 zudem an einem rückwärtigen Punkt hiervon angefügt sein. Die seitlichen Fortsätze 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264, 266, 268, 270, 272, 274 erstrecken sich über eine Außenfläche der gegenüberliegenden Arme der Armpaare 202, 204, 206, 208, 210, 212 nach außen, um ein Neigen/Schwanken der Überfeder 220 einzuschränken. Die eingeschnittene Zunge 244, 246, 248 und die seitlichen Fortsätze 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264, 266, 268, 270, 272, 274 sind aufweisend dieselbe Materialdicke dargestellt, wobei die eingeschnittene Zunge 244, 246, 248 durch umbiegen eines Bereichs von jeder Überfeder 222, 224, 226 nach innen ausgebildet ist.
Die Überfeder 220 kann in einem Verfahren hergestellt sein, bei dem jedes Klemmbein eben ausgeformt ist und dann einzeln von einem flachen Blech 278 in die dargestellte V-Form umgebogen wird. 10 veranschaulicht eine Anzahl von Überfedern 280, 282, 284, 286 wie sie an dem flachen Materialblech befestigt sind. Das Material kann in gewünschten Abständen geschnitten werden, um Überfedern mit einer gewünschten Anzahl an Überfedern auszubilden. Die Überfedern können einher mit den sich vom Anschlusskörper 228 weg erstreckenden Armen gleichmäßig beabstandet sein, um eine Anordnung bereitzustellen, bei der Rollen oder Bleche von Überfedern vor dem Schneiden ausgeliefert werden können. Die gewünschte Anzahl von Überfedern kann dann aus der Rolle geschnitten werden abhängig von dem jeweiligen Aufbau der Anschlussbuchse.
11 veranschaulicht eine nicht erfindungsgemäße, schweißbare Anschlussbuchse 281, die einen Anschlussbereich 284 vorsieht zum Schweißen eines Drahts oder einer Sammelschiene, z.B. mittels Ultraschallschweißens.
12 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Anschlussbuchse 287, die ausgestaltet ist, um eine Befestigungseinrichtung bereitzustellen zum Anschließen an eine Leiterplatte mittels einer lotfreien Verbindung, wobei zur Fixierung ovalförmige Kontaktstifte 288 in eine Leiterplatte hineingesteckt werden.
13 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Anschlussbuchse 292, die ausgebildet ist, um eine Überfeder-Variante bereitzustellen zum Anschließen an einen Draht mittels Krimp-Streifen 294, 296, 296, 300.
14 sieht eine weitere Leiterplattenvariante vor, bei der eine vorteilhafte Anschlussbuchse 304 eine Befestigung mit festen Verbindungen 306 zum Anschließen an eine Leiterplatte bietet.
15-16 zeigen entsprechend eine einseitige und eine doppelseitige Anschlussanordnung 310, 312 zum Verbinden mit einem Einzeldraht 316, 318.
17 zeigt eine doppelseitige Anschlussanordnung 320 für das elektrische Kontaktieren von zwei einzelnen Leitungen 322, 324.
18 zeigt eine Busklemmenanordnung 326 für das Anschweißen an eine Sammelschiene.
19 zeigt eine weitere, nicht erfindungsgemäße Anschlussbuchse 330, die ausgestaltet ist, aufweisend erhöhte Seitenflächen 332, 334, die nicht Teil der Erfindung sind, benachbart zu einem Anschlussbereich 336 zum Erhöhen der Anschlussfestigkeit und zum Erhöhen der Strombelastbarkeit. Der Anschlussbereich 336 erstreckt sich von einer Körperbereichsaussparung 342 in eine entgegengesetzte Richtung wie die gegenüberliegenden Arme der Armpaare 338, 340, zum Anschließen an ein leitendes Element (nicht dargestellt). Der Anschlussbereich 336 ist dargestellt umfassend die nicht erfindungsgemäßen gegenüberliegenden Seitenunterstützungen 332, 334 und die Bodenunterstützung, die sich entsprechend wegerstrecken von gegenüberliegenden Querseiten 346, 348 und einer Bodenseite 349 des Körperteils.
20 zeigt eine weitere, nicht erfindungsgemäße Anschlussbuchse 350, die ausgebildet ist, aufweisend erhöhte Seiten 352, 354, die nicht Teil der Erfindung sind, und die sich teilweise in den Anschlussbereich 356 erstrecken, um die Anschlussfestigkeit zu erhöhen und die Strombelastbarkeit zu erhöhen. Der Anschlussbereich 356 kann ausgebildet sein, um gegenüberliegende Deckel- und Bodenunterstützungen 358, 360, die ebenfalls nicht Teil der Erfindung sind, und die sich entsprechend wegerstrecken von Ober- und Unterseiten 362, 364 des Körperteils 366, aufzuweisen.

Claims

Eine Anschlussbuchse (200) für eine elektrische Steckverbindung zum Verbinden mit einem Flachstecker (28) aufweisend: - ein Körperteil (228), das zwischen gegenüberliegenden Ober- und Unterseiten (362;364), die bezüglich gegenüberliegenden Querseiten (346;348) voneinander beabstandet sind, einen Hohlraum (342) definiert; - mindestens zwei Paare von benachbarten, spreizbaren Armpaaren (202;204;206;208;210;212) aufweisend jeweils zwei sich gegenüberliegende und vom Körperteil (228) weg erstreckende elastische Arme für einen Kontakt mit dem Flachstecker (28), der zwischen den gegenüberliegenden Armen der Armpaare (202;204;206;208;210;212) aufnehmbar ist, wobei die Arme (84) ausschließlich mit den Ober- und Unterseiten (362;364) des Körperteils (228) verbunden sind; - eine Aussparung (238;240;242) jeweils zwischen den beiden Armpaaren (202;204;206;208;210;212) eines jeden Paars von benachbarten Armpaaren; und - einen Anschlussbereich (83;230;284), der sich von dem Körperteil (228) in die Gegenrichtung der Arme (84) erstreckt, zur Verbindung mit einem leitenden Element (316;318;322;324); wobei jedes Paar von benachbarten Armpaaren (202;204;206;208;210;212) eine U-förmige Überfeder (110;222;224;226) aufweist, die jeweils in der Aussparung (238;240;242) zwischen den Armpaaren (202;204;206;208;210;212) angeordnet und an der Anschlussbuchse (200) angebracht ist, zum Aufbringen einer Druckkraft auf die gegenüberliegenden Arme der Armpaare (202;204;206;208;210;212), wobei jede U-förmige Überfeder (110;222;224; 226) aufweist: - ein erstes und ein diesem gegenüberliegendes zweites Bein (112;113), die an einem Ende durch einen Basisbereich (111) miteinander verbunden sind; und - einen an einem freien Ende des ersten und zweiten Beins (112;113) ausgebildeten ersten und zweiten Endbereich (114;115) mit jeweils seitlichen Fortsätzen (252;254;256;258;260;262); - wobei, ausgehend vom Basisbereich (111), der erste und zweite Endbereich (114;115) aufeinander zukommen, wobei die seitlichen Fortsätze (252;254;256;258;260;262) sich jeweils, auf äußeren Abschnitten aufsitzend, über die benachbarten Arme der beiden gegenüberliegenden Armpaare (202;204;206;208;210;212) erstrecken und eine Druckkraft auf die gegenüberliegenden Arme ausüben; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Paar (206;208) der Paare benachbarter Armpaare (202;204;206;208;210;212) bezüglich des anderen Paars von Armpaaren oder der anderen Paare von Armpaaren (202;204;210;212) in Richtung des Körperteils (228) versetzt angeordnet ist.
Die Anschlussbuchse (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Endbereich (114;115) der Überfeder (110;222;224;226) jeweils eine zwischen den seitlichen Fortsätzen (252;254;256;258;260;262) angeordnete, sich in die Aussparung (238;240;242) erstreckende eingeschnittene Zunge (244;246;248) aufweist.
Die Anschlussbuchse (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Bein der Überfeder (222;224;226) jeweils an den Basisbereich (111) angrenzende seitliche Fortsätze (264;266;268;270;272;274) aufweist, die jeweils, auf äußeren Abschnitten aufsitzend, sich über die benachbarten Arme (84) der beiden gegenüberliegenden Armpaare (202;204;206;208;210;212) erstrecken.
Die Anschlussbuchse (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (83;230;284) ausgebildet ist, dass er mindestens vier Verbindungsstifte (288;306) beinhaltet.
Die Anschlussbuchse (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (83;230;284) ausgebildet ist, dass er mindestens zwei getrennte Krimpstreifen (294;296;298;300) beinhaltet.