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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckbuchse zur elektrischen Kontaktierung eines Stiftkontaktes gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Steckbuchse und Stiftkontakt gemäß Anspruch 6.
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Steckbuchse, bei der die Steckbuchse eine Vielzahl elektrischer Einzelkontaktelemente aufweist zur Kontaktierung eines Stiftkontaktes.
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Aus der Druckschrift
DE 197 03 984 A1 ist ein Kontaktelement als Blechstanzteil für eine Hochstromanwendung bekannt.
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Aus der
US 6,062,919 A ist ein zylindrisch geformter Kontaktkäfig bekannt, mit einer Vielzahl von Kontaktzungen, die sich in den Kontaktkäfig hinein erstrecken.
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Die
US 5,147,229 A offenbart ebenfalls einen zylindrisch geformter Kontaktkäfig mit mittig angebrachten Lippen an den Kontaktzungen, die sich radial nach Außen erstrecken.
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Aus der
DE 42 42 972 A1 ist ein Steckverbinder mit einem durch einen Hülsenkörper gebildeten Buchsenkontakt mit einem an einen Stift anlegbaren Lammellenkäfig bekannt.
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Aus der
DE 91 14 433 U1 ist ein buchsenartiger Anschlußkontakt für einen Zündkerzenstecker bekannt, bei dem drei Kontaktzungen eine jeweilige Kontaktkuppe zur Kontaktierung mit dem Gegenstecker ausbilden.
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Aus der
AT 75651 B ist eine zweipolige Kabelabzweigklemme mit einer Hülse mit nach innen gebogenen Kontaktzungen bekannt.
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Insbesondere im Hochstrombereich und vor allen Dingen bei elektrischen Verbindungsanordnungen bei Kraftfahrzeugen werden elektrische Steckverbinder benötigt, die wegen den auftretenden Kräften, Vibrationen und Schockeinflüssen sowie auftretender Temperaturschwankungen eine hohe mechanische Beständigkeit gewährleisten müssen.
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Insbesondere, bedingt durch Sicherheitsstandards in der Automobilindustrie, gibt es genormte Prüfungsverfahren um sicherzustellen, dass z. B. die Stromtragfähigkeit eines solchen Kontaktes gewährleistet ist, während gleichzeitig ein Maximalwert angeforderter Steck- und Ziehkraft gefordert wird.
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Weiterhin soll die Montage möglichst einfach handhabbar sein und zur Optimierung von Montagezeiten so gestaltet sein, dass mit geringer Steckkraft der Steckverbinder gesteckt werden kann, aber zum Lösen eine hohe Lösekraft notwendig ist. Hierdurch wird eine sichere Kontaktierung im gesteckten Zustand erreicht, während das Montieren des Steckers, d. h. auch das Zusammenstecken von Stecker und Buchse einfach gestaltet ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, vorgenannte technische Probleme durch eine erfindungsgemäße Steckbuchse bzw. ein erfindungsgemäßen Steckverbinder zu überwinden.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.
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Bei angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, dass mehrere radial angeordnete Kontaktzungen vorgesehen werden, die so in den Aufnahmeraum der Kontaktbuchse hineinragen, dass ein Stiftkontakt die Kontaktzungen in eine Kontaktierungsstellung überführen kann, bei dem die Kontaktzungen vom Stiftkontakt die Kontaktbuchse betätigt, dass diese radial eingeschnürt wird und am Außenmantel des Stiftkontaktes anliegt.
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Anders ausgedrückt wird die Aufgabe gelöst mit einer Steckbuchse, die einen Aufnahmeraum aufweist zur elektrischen Kontaktierung mit einem zylindrischen Stiftkontakt, wobei die Steckbuchse eine zylindrische Kontaktbuchse mit einem Innenmantel aufweist, in die ein im wesentlichen zylindrisch geformtes Kontaktgitter mit einer den Aufnahmeraum ergrenzenden Innenfläche eingebracht ist, wobei ferner das Kontaktgitter mehrere radial umlaufend angeordnete Kontaktzungen aufweist und diese Kontaktzungen oder einzelne dieser Kontaktzungen mit einem ersten Kontaktabschnitt an dem Innenmantel der Kontaktbuchse anliegen. Gleichzeitig reicht ein zweiter Kontaktabschnitt einzelner oder aller der Kontaktzungen durch Öffnungen im Kontaktgitter hindurch und zwar in den Aufnahmeraum der Steckbuchse.
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Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Kontaktbuchse so ausgebildet ist, dass eine oder mehrere Kontaktzungen sich einerseits am Innenmantel der Buchse abstützen und andererseits einen Abschnitt bereitstellen zur Kontaktierung mit einem Stift.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Kontaktabschnitt, d. h. der Kontaktabschnitt der durch die Öffnungen hindurchragt als ein im wesentlichen gerader bzw. geradlinig verlaufender Schenkel der Kontaktzunge ausgebildet.
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Mit Vorteil sind die Kontaktzungen in ihrer Form U-förmig ausgebildet. Die u-förmige Ausbildung der Kontaktzungen bedeutet, dass jede Kontaktzunge aus zwei Schenkeln gebildet wird und zwischen den Schenkeln jeweils ein Scheitelabschnitt, vorzugsweise ein gebogener Scheitelabschnitt liegt.
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Die zwei Schenkel und der gebogener Scheitelabschnitt bilden in etwa eine U-Form aus im Querschnitt betrachtet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich der vorzugsweise gebogene Scheitelabschnitt so in der Steckbuchse, dass dieser den zuvor genannten ersten Kontaktabschnitt ausbildet und dieser an dem Innenmantel der Kontaktbuchse anliegt.
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Dadurch, dass mit Vorteil eine Vielzahl von Kontaktzungen radial umlaufend an dem Kontaktgitter ausgebildet sind, stützen sich die Scheitelabschnitte gegen den Innenmantel der Kontaktbuchse ab und halten das Kontaktgitter in seiner im wesentlichen zylindrischen Form.
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Mit Vorteil bildet ein Schenkel einer jeden U-förmigen Kontaktzunge das Ende der Kontaktzungen und ragt dieses quer zur Steckrichtung in den Aufnahmeraum und zwar durch die Öffnungen hindurch in den Aufnahmeraum hinein.
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Anders ausgedrückt sind die Kontaktzungen so auszubilden, dass diese über einen Biegeabschnitt verfügen, der am Innenmantel der Kontaktbuchse anliegt, während ein an diesem Biegeabschnitt anschließender Linearabschnitt folgt, der durch Öffnungen in den Aufnahmeraum durch den Zylindermantel hindurch in den Aufnahmeraum hineinragt.
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Hierdurch wird gewährleistet, dass eine radiale Einschnürung des Kontaktgitters mittels Betätigung der Kontaktzungen von einem Stiftkontakt und zwar reversibel erfolgen kann.
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Die Betätigung der Kontaktzungen von dem Stiftkontakt erfolgt mit Vorteil in eine sowohl axial als auch radial federbeaufschlagte stabile Kontaktstiftklemmposition.
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Eine solche Kontaktstiftklemmposition kann auch als eine Position bezeichnet werden, die man in allgemeiner Weise als Knackfroschprinzip bezeichnen könnte.
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Beim Knackfroschprinzip, wie dies auch bei Deckeldosen bekannt ist, lässt sich ein federndes Element von einer ersten in eine zweite Position hin- und her bewegen bzw. überführen. D. h. ein Federelement kann von einer ersten stabilen Position in eine zweite davon abweichend stabile Zwischenposition übergeführt werden. Diese bei Dosen-Deckeln genutzte Eigenschaft kann in diesem Kontaktsystem dazu genutzt werden, ein stabiles, sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung kraftbeaufschlagtes Kontaktsystem aus Steckbuchse und Stiftkontakt bereitzustellen.
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In einer alternativen Ausführungsform muss allerdings nicht zwingend ein stabiler Stiftkontakt Klemmzustand erreicht werden, sondern kann durch Ausbildung und geeignete Form der Kontaktzungen ein Zustand erreicht werden, bei dem eine Einschnürung des Kontaktgitters erfolgt und die Innenseite des Kontaktgitters mit dem Außenmantel des Stiftkontaktes kontaktiert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform stehen dabei die Enden der Kontaktzungen auf der Oberfläche des zylindrischen Stiftkontaktes auf.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Kontaktgitter mehrere, jeweils in Umlaufrichtung angeordnete Reihen von Öffnungen auf.
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In einer weiteren bevorzugten Herstellung werden die Kontaktzungen und die Öffnungen mittels eines Stanz-/Biegeprozesses bzw. Stanz-/Biegeverfahrens im Kontaktgitter ausgebildet.
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Im gesteckten Zustand, wenn der Stiftkontakt in die Kontaktbuchse eingeschoben ist, kontaktieren, wie bereits zuvor beschrieben, sowohl die Kontaktzungen als auch der Innenmantel des Kontaktgitters den Stiftkontakt mit Vorteil den Außenmantel des Stiftkontaktes.
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Mit Vorteil sind die Kontaktzungen so gebogen, dass die Enden der Kontaktzungen, vorzugsweise die Enden eines der Schenkel einer U-förmigen Kontaktzunge mit dem Außenmantel des Stiftkontaktes kontaktiert, wenn dieser in den Aufnahmeraum der Steckbuchse eingeschoben ist.
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Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, das Kontaktgitter aus einem Blech herzustellen und in eine zylindrische Form zu rollen, wobei die Stoßkanten des Bleches mit einer Kontur versehen sind, vorzugsweise mit einer abgestuften Kontur.
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Hierdurch wird gewährleistet, dass beim Einschieben eines Stiftkontaktes in den Aufnahmeraum der Steckbuchse, d. h. beim Zusammenschnüren bzw. Einschnüren des zylindrischen Kontaktgitters, die sich gegenüberliegenden Stoßkanten geführt werden und zwar in einen Zustand, bei dem die Stoßkanten ineinander verhaken.
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Alternativ können auch andere geeignete Konturen an den Stoßkanten angebracht sein, die beim Zusammenschnüren bzw. Einschnüren zueinanderfinden, sozusagen als Führungsmittel dienen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
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1 eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Steckbuchse im gesteckten Zustand und beim Einführen eines Kontaktes;
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2 eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kontaktgitter;
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3 eine Schnittansicht durch ein Kontaktgitter gemäß 2.
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In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichem Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In der 1 in einer oberen und unteren Ansicht ist eine Steckbuchse 1 gezeigt, in die ein Stiftkontakt 2 in der oberen Ansicht teilweise eingeführt ist. Die Steckbuchse 1 umfasst eine zylindrische Kontaktbuchse 10 mit einem Innenmantel 11. In die Kontaktbuchse 10 ist ein Kontaktgitter 20 eingebracht, wie es in 2 ersichtlich ist.
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Im folgenden wird zunächst das Kontaktgitter 20 näher beschrieben.
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2 zeigt ein Kontaktgitter 20 in einem flachen (d. h. nicht zu einem Zylinder gerollten) Zustand.
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Das Kontaktgitter 20 weist eine Vielzahl von Öffnungen, wie in 2 gezeigt, in Reihen angeordneten Öffnungen 21 auf, die mit Vorteil als Ausstanzungen ausgebildet sind. In die Öffnungen 21 hinein ragen federnde Kontaktzungen 22, die wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in jeder der Öffnungen 21 vorzufinden sind. Die Kontaktzungen 22 sind als federnde Kontaktzungen mit einem ersten Kontaktabschnitt 23 und einem zweiten Kontaktabschnitt 24 ausgebildet.
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Der erste Kontaktabschnitt 23 wird, wie in der 3 ersichtlich, von dem Scheitelabschnitt 26c des U-förmig gebogenen Kontaktabschnittes bzw. von der U-förmig gebogenen Kontaktzunge 22 bereitgestellt. Die U-förmig gebogenen Kontaktzungen 22 ragen aus der Ebene des Kontaktgitters 20 heraus und umfassen einen ersten und zweiten Schenkel 26a, 26b mit einem zwischen den Schenkeln liegenden Verbindungsabschnitt und zwar einem sogenannten Scheitelabschnitt 26c. Die Schenkel 26a, 26b und der Scheitelabschnitt 26c ergeben in ihrem Querschnitt, wie dies in 3 deutlich erkennbar ist, ein im wesentlichen U-förmigen Querschnitt.
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Ferner ist erkennbar, dass der Schenkelabschnitt 26a, der am Ende der Kontaktzunge 22 angeordnet ist, durch die Öffnung 21 mit seinem Ende hindurch reicht.
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Anders ausgedrückt lässt sich festhalten, dass ein erster Kontaktabschnitt 24 und zwar das Ende des Schenkels 26a auf der einen Seite des Kontaktgitters 20 angeordnet ist bzw. dort in den Kontaktaufnahmeraum hineinragt, wie in 1 ersichtlich, während der auf der gegenüberliegenden Seite gelegene zweite Kontaktabschnitt 23 sich gegen den Innenmantel 11 der Kontaktbuchse 10 federnd abstützt.
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Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass das Kontaktgitter 20 in eine zylindrische Form gerollt wird und in die Kontaktbuchse 10 der Steckbuchse 1 eingeführt wird, wie dies in 1 dargestellt ist.
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Im eingerollten, zylindrisch geformten Zustand sind die Stoßkanten 12a, 12b gegenüberliegend unter Bildung eines Spaltes in der Kontaktbuchse 10 angeordnet.
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Hierdurch ist gewährleistet, dass das Kontaktgitter 20 einfedern kann und zwar um die Distanz des Spaltes der durch den Abstand der gegenüberliegenden Stoßkanten 12a, 12b gebildet wird.
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Mit Vorteil sind die Stoßkanten 12a, 12b, wie in 2 ersichtlich, mit einer abgestuften Kontur ausgebildet.
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Dies gewährleistet, dass beim Einschnüren, d. h. beim Zusammenziehen bzw. Zusammendrücken des Kontaktgitters 20 jeweils eine Führung bereitgestellt wird, so dass die Stoßkanten an der jeweils gegenüberliegenden Stoßkante korrekt geführt wird.
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Wird, wie in 1 in der unteren Ansicht, ein Stiftkontakt 2 in den Aufnahmeraum 30 der Kontaktbuchse 10, sprich des Kontaktgitters 20 eingeführt, so werden die zweiten Kontaktabschnitte 24, d. h. die Schenkel 26a so kraftfederbeaufschlagt und betätigt, dass diese in einen vorzugsweise stabile Kontaktstiftklemmposition übergeführt werden, bei dem der Stiftkontakt 2 von dem Kontaktgitter eingeschnürt wird.
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Alternativ kann die Kontaktierung auch dadurch erfolgen, dass die Schenkel 26a von einer ersten stabilen in eine zweite stabile Kontaktstiftklemmposition betätigt werden, ähnlich einem Knackfroschprinzip.
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Gut zu erkennen ist in 1 und in 3, dass die Kontaktzungen 22 so ausgebildet sind, dass die ersten Kontaktabschnitte 24 der Kontaktzungen 22 durch die Öffnungen 21, vorzugsweise quer zur Steckrichtung S hineinragen.
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Idealerweise erfolgt dadurch zusätzlich ein Kratz- und Schmiereffekt, der störende Oxidschichten sowohl auf der Oberfläche eines Stiftkontaktes als auch auf der Oberfläche der Kontaktzungen 22 im Bereich der Schenkel 26a entfernt.
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Anders ausgedrückt könnte man auch sagen, dass die Kontaktzungen 22 als eine Art Hebel gegen den Innenmantel 11 der Kontaktbuchse 10 wirken und so das Kontaktgitter 20 um den Stiftkontakt 2 herum einschnüren, so dass der Innenmantel 25 des Kontaktgitters 20 flächig am Außenmantel des Stiftkontaktes 2 anliegt.
