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Die Erfindung betrifft ein Gabelkontaktelement.
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Ein derartiges Gabelkontaktelement ist beispielsweise aus der
DE 196 48 277 B4 bekannt und dient dazu, die Verbindung zwischen einem Messerkontakt, der beispielsweise an einer Leiterplatte ausgebildet sein kann, und einem zweiten elektrischen Kontakt, beispielsweise einem Kabel, herzustellen. Derartige Gabelkontaktelemente werden oft in Gehäusen eingesetzt, die in ihrem Inneren eine Mehrzahl an Leiterplatten aufnehmen und die diese Leiterplatten von außerhalb des Gehäuses kontaktierbar machen.
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Aus der
DE 29 14 242 A1 ist ein erfindungsgemäßes Gabelkontaktelement bekannt, bei dem die Stützlaschen eine Kraft auf die Gabelzungen aufbringen, um diese aufeinander vorzuspannen. Nachteilig daran ist, dass das Einschieben so erschwert wird, wenngleich eine nachlassende Festigkeit kompensiert werden kann.
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Aus der
US 6,840,824 B2 ist ein Gabelkontaktelement bekannt, bei dem in Einschubrichtung vor den Gabelzungen eine schlitzartige Schutzvorrichtung angeordnet ist. Diese hat die Aufgabe, ein Einschieben des Messerkontakts an einer falschen Stelle zu unterbinden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass ein starkes seitliches Verkanten des Messerkontaktes zu einer Deformation der Gabelzungen führen kann.
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Aus der
DE 752 766 A ist ein Unterputz-Installationsgerät bekannt, bei dem ein Unterputzteil zwei Kontaktlaschen aufweist, in die ein Stecker eingreifen kann. Die Kontaktlaschen sind seitlich durch Begrenzungswände begrenzt, die fest mit dem Gehäuse verbunden sind. Eine derartige Ausführung ist relativ aufwändig zu fertigen.
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Aus der
DE 10 2008 045 810 A1 ist ein elektrischer Gabelkontakt bekannt, bei dem die beiden Gabelzungen an ihrem distalen Ende miteinander verbunden sind. Nachteilig an einem derartigen Gabelkontakt ist, dass das Einschieben des Messerkontakts einen relativ hohen Widerstand erfahren kann.
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Aus der
WO 03/028 158 A2 ist ein Gabelkontaktelement bekannt, bei dem die Gabelzungen seitlich durch Stützelemente strukturell verstärkt werden. Nachteilig hieran ist, dass diese Verstärkung den Widerstand erhöht, den das Messerelement beim Einschieben erfährt. Eine vergleichbare Lösung ist aus der
EP 0 437 782 A2 bekannt.
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Die
US 7,802,994 B1 beschreibt eine Vielzahl an Messerkontakten, die in jeweils einzelnen Gehäusekompartimenten angeordnet sind.
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Beide Kontaktelemente sollen einerseits einen Kontakt durch bloßes Einschieben des Messerkontakts erlauben, andererseits müssen sie den Messerkontakt, im Idealfall auch unter harschen Umweltbedingungen, sicher halten und soll zudem so robust sein, dass auch ein nicht-optimales Einführen des Messerkontakts nicht zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Gabelkontaktelements führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gabelkontaktelement vorzuschlagen, das eine besonders einfache Fertigung erlaubt.
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Die Erfindung löst das Problem durch ein Gabelkontaktelement mit den Merkmalen von Anspruch 1.
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Vorteilhaft daran ist, dass die Gabelzungen zurückweichend ausgebildet werden können, so dass sie ausweichen, wenn der Messerkontakt nicht in der optimalen Richtung eingeführt wird. Das aber würde eigentlich dazu führen, dass die Gabelzungen zum Verbiegen neigen, wenn der Messerkontakt auf eine Weise eingeführt wird, die stark von der optimalen Weise abweicht. Die Stützlaschen verhindern jedoch, dass die Gabelzungen plastisch verformt werden, wenn der Messerkontakt nicht optimal eingeführt wird. Auf diese Weise ist das Gabelkontaktelement sowohl tolerant gegenüber leichter Fehlbedienung als auch robust gegenüber grober Fehlbedienung. Die Anordnung der Stützlaschen gibt somit den Maximalfederweg der Gabelzungen vor.
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Es ist ein weiterer Vorteil, dass das Gabelkontaktelement als Stanz-Biege-Bauteil herstellbar ist, was eine effiziente Massenfertigung erlaubt. Das Gabelkontaktelement ist dabei bevorzugt integral, d. h. einstückig aus einem Blechelement geformt.
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Vorzugsweise sind die Stützlaschen so ausgebildet, dass die Gabelzungen sich nur elastisch verformt haben, wenn sie höchstens den Maximalfederweg zurückgelegt haben. Das hat den Vorteil, dass der Messerkontakt entnommen werden kann, ohne dass plastisch verformte Gabelzungen zurückbleiben.
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Günstig ist es, wenn die Stützlaschen so ausgebildet sind, dass die Federkonstante, die der Messerkontakt erfährt, wenn die Gabelzunge an die Stützlasche angeschlagen hat, zumindest doppelt so groß ist, wie die Federkonstante, die der Messerkontakt erfährt, wenn die Gabelzunge noch nicht an die Stützlasche angeschlagen hat. Das hat den Vorteil, dass beim Einsetzen des Messerkontakts eine haptische Rückmeldung erfolgt ist, anhand der ein Bediener feststellen kann, ob der Messerkontakt korrekt oder nicht korrekt in den Kabelkontakt eingeführt wird. Die Federkonstante ist wie üblich der Quotient aus der für eine infinitesimale zusätzliche Auslenkung benötigten zusätzlichen Kraft und der infinitesimalen zusätzlichen Auslenkung. Die Federkonstante ist ein Maß für den Widerstand, den der Messerkontakt erfährt.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Klemmschlitz entlang einer Schlitzachse, die einen Winkel von zumindest 75° mit einer Normalen auf die erste Stützlasche oder die zweite Stützlasche bildet. Besonders günstig ist es, wenn die Stützlaschen aus einem Metallstreifen gebildet sind, der eine Dicke und eine Breite hat, wobei die Stützlasche in ihrer Breitenausdehnung entlang der Schlitzachse verläuft. Schlägt dann die Gabelzunge an die Stützlasche an, so ergibt sich schlagartig eine deutliche Erhöhung der Federkonstante, was dem Bediener eine eindeutige haptische Rückmeldung gibt. So werden Fehlbedienungen vermieden beziehungsweise erkannt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den Stützlaschen und den Gabelzungen jeweils ein Zwischenraum ausgebildet. Dieser Zwischenraum hat eine Breite, die dem Maximalfederweg entspricht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Gabelzungen jeweils einen Stützvorsprung auf, der auf einer dem Klemmschlitz abgewandten Seite und so relativ zu der nächstliegenden Stützlasche angeordnet ist, dass sich der Stützvorsprung nach Zurückweichen der Gabelzungen um den Maximalfederweg und nach Zurücklegen eines vorgegebenen Auslegungswegs in Richtung der Schlitzachse auf der nächstliegenden Stützlasche abstützt, wenn der Messerkontakt in den Klemmschlitz eingeführt wird.
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Auf diese Weise wird eine entlang des Schlitzes wirkende Reibkraft, die zwischen den Gabelzungen und dem Messerkontakt wirkt, über den Stützvorsprung in die Stützlaschen eingeleitet. Die Stützlaschen haben bezüglich einer Kraft, die entlang der Schlitzachse verläuft, eine deutlich höhere, insbesondere zumindest doppelt so große, Steifigkeit, so dass die Gabelzungen gegen eine Verformung in Einführrichtung des Messerkontakts geschützt sind.
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Das bedeutet zusammenfassend, dass beim Einführen des Messerkontakts in den Gabelkontakt die Gabelzungen gegen eine plastische Verformung in Einführrichtung des Messerkontakts geschützt sind, senkrecht zur Einführrichtung des Messerkontakts aber leicht ausweichen können, bis sie nach Zurücklegen des maximalen Federwegs an die Stützlaschen anschlagen.
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Der Auslenkweg ist vorzugsweise so gewählt, dass sich der Gabelkontakt noch nicht plastisch, sondern nur elastisch verformt hat, wenn der Stützvorsprung in Kontakt mit der Stützlasche kommt. Günstig ist es, wenn der Auslenkweg zumindest die Blechdicke beträgt. Insbesondere beträgt der Auslenkweg zumindest 1 Millimeter. Das hat den Vorteil, dass der Messerkontakt zusammen mit den Gabelzungen vibrieren kann. Dadurch wird eine Relativbewegung zwischen den Gabelzungen und dem Messerkontakt weitgehend vermieden, so dass es zu keiner Reibungskorrosion kommen kann.
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Vorzugsweise ist der Gabelkontakt aus einem Metallblech geformt und die Rückweichrichtung verläuft zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Normalen auf einer Oberfläche des Metallblechs. In anderen Worten haben die Stützlaschen in Richtung entlang der Schlitzachse eine deutlich größere räumliche Ausdehnung als senkrecht dazu.
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Vorzugsweise besitzt der Gabelkontakt zumindest eine Biegung zum vermindern einer Federsteifigkeit des Gabelkontakts gegenüber einer Eindrückkraft, die der Messerkontakt beim Einführen in den Klemmschlitz auf den Gabelkontakt ausübt. Das verringert beim Einführen des Messerkontakts auftretende Kräfte auf den Messerkontakt und die Leiterplatte, an der er befestigt ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Gabelkontakt in Längserstreckung des Gabelkontaktelements U-förmig oder S-förmig gebogen ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest eine der Gabelzungen einen Klemmvorsprung auf, der in den Klemmschlitz erstreckt. Wird ein Messerkontakt in den Gabelkontakt eingeführt, so ergibt sich am Klemmvorsprung eine besonders hohe Flächenpressung, so dass der Messerkontakt sicher gehalten wird.
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Vorzugsweise besitzt das Gabelkontaktelement einen Anschlussabschnitt, der eine erste Anschlusslasche und eine zweite Anschlusslasche aufweist, wobei die Anschlusslaschen in Verlängerung der Stützlaschen angeordnet sind und einen Buchsen-Gabelkontakt bilden.
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Erfindungsgemäß ist zudem eine Gabelkontaktvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Gabelkontaktelement und einem Isoliergehäuse aus einem elektrischen Nichtleiter, das das Gabelkontaktelement in zumindest drei Freiheitsgraden, insbesondere in zumindest vier oder fünf Freiheitsgraden, mit Spiel hält. Das hat den Vorteil, dass etwaige Formabweichungen von einzusetzenden Leiterplatten bzw. deren Messerkontakten, ausgeglichen werden können.
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Erfindungsgemäß ist zudem eine elektrische Einrichtung mit einem erfindungsgemäßen Gabelkontaktelement und mindestens einer Leiterplatte, die mindestens einen Messerkontakt aufweist, der in den mindestens einen Gabelkontakt eingeführt ist, wobei der Auslenkweg und eine Federkonstante des Gabelkontakts so gewählt sind, dass der zumindest eine Stützvorsprung sich nicht auf der Stützlasche abstützt. In anderen Worten ist die Leiterplatte mittels des Messerkontakts am Gabelkontakt bezüglich einer Schwingung nach oben und unten federnd gehalten. So wird Reibkorrosion an der Kontaktstelle zwischen Messerkontakt und den Gabelzungen vermieden, wenn die Leiterplatte vibriert. Selbstverständlich würde bei hinreichend starken Vibrationen der Stützvorsprung auf die Stützlasche schlagen, derartige starke Vibrationen sind aber selten. Häufig vorkommende Vibrationen mit kleiner Amplitude führen jedoch nur zu einer Bewegung des Gabelkontakts relativ zu den Stützlaschen, nicht aber zu einer Relativbewegung zwischen Messerkontakt und Gabelzungen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
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1 – eine perspektivische dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Gabelkontaktelements und
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2 – in seiner Teilfigur 2a eine Seitenansicht des Gabelkontaktelements gemäß 1, die Teilfigur 2b eine Ansicht von oben und die Teilfigur 2c eine Ansicht von vorne.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gabelkontaktelement 10 mit einem Gabelkontakt 12, der eine erste Gabelzunge 14 und eine zweite Gabelzunge 16 aufweist. Zwischen den beiden Gabelzungen 14, 16 ist ein Klemmschlitz 18 ausgebildet. Wird ein in 2 gezeigter Messerkontakt 20 in den Klemmschlitz 18 eingeführt, so weichen die Gabelzungen 14, 16 in Rückweichrichtungen R1 beziehungsweise R2 zurück.
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Das Gabelkontaktelement 10 besitzt eine erste Stützlasche 22 und eine zweite Stützlasche 24, die so neben den Gabelzungen 14, 16 angeordnet sind, dass diese an die Stützlaschen 22, 24 anschlagen, wenn sie einen vorgegebenen Maximalfederweg W zurückgelegt haben. Der Maximalfederweg W ist in die 2c eingezeichnet.
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1 zeigt, dass die Stützlaschen 22, 24 aus Metallstreifen gebildet sind, die eine Breite B haben. Es ist zu erkennen, dass die Stützlaschen 22, 24 sich mit ihrer Breitenausdehnung entlang einer Schlitzachse S des Klemmschlitzes 18 erstrecken.
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1 zeigt zudem, dass die erste Stützlasche 22, einen ersten Klemmvorsprung 26 aufweist, der sich auf den Klemmschlitz 18 zu erstreckt. Spiegelbildlich dazu weist die zweite Stützlasche 24 einen zweiten Klemmvorsprung 28 auf. Die Gabelzungen 14, 16 laufen in einem Wurzelbereich 30 zusammen, der an einem Übergang zwischen einem Bodenabschnitt 32 und einem Frontabschnitt 34 des Gabelkontakts 12 liegt.
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Auf der dem Gabelkontakt 12 abgewandten Seite besitzt das Gabelkontaktelement 10 einen Anschlussabschnitt 36, der eine erste Anschlusslasche 38 und eine zweite Anschlusslasche 40 umfasst. Die Anschlusslaschen 38, 40 sind in Verlängerung der Stützlaschen 22, 24 angeordnet und bilden einen Buchs-Gabelkontakt. Zwischen dem Buchs-Gabelkontakt und den Stützlaschen 22, 24 erstreckt sich ein verbindender Basisabschnitt 41. Zwischen dem Basisabschnitt 41 und dem Bodenabschnitt 32 befindet sich ein Rückabschnitt 39. Der Rückabschnitt 39, der Bodenabschnitt 32 und der Frontabschnitt 34 bilden eine U-förmige Biegung 45 und sind einstückig mit dem Basisabschnitt 41 sowie dem Anschlussabschnitt 36 verbunden. Das Gabelkontaktelement 10 ist aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufgebaut, es ist aber auch möglich, ein anderes elektrisch gut leitendes Metall zu verwenden.
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An den Kontaktkanten der ersten und zweiten Gabelzunge 14, 16, die den Spalt 18 begrenzen, ist einander gegenüberliegend ein erster und zweiter Klemmvorsprung 26, 28 vorgesehen, so dass die Feder-Klemmkraft der Gabelzungen 14, 16 auf eine möglichst kleine Vortaktfläche konzentriert wird.
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2a zeigt eine Seitenansicht des Gabelkontaktelements 10. Es ist zu erkennen, dass das Gabelkontaktelement 10 in einem Isoliergehäuse 42 mit Spiel aufgenommen ist. Das Isoliergehäuse 42 ist formschlüssig mit einer Gehäuseeinrichtung 44 verbunden. In 2a ist links das Innere der Gehäuseeinrichtung 44, rechts ist dessen Umgebung. Das Gabelkontaktelement 10 bildet mit der Leiterplatte und dem Messerkontakt 20 eine elektrische Einrichtung.
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2a zeigt zudem den Messerkontakt 20, der an einer Leiterplatte 46 befestigt ist. Der Messerkontakt 20 wird in Richtung entlang der Schlitzachse S in den Gabelkontakt 12 eingeführt. Dabei werden die Gabelzungen 14, 16 von denen in 2a nur die zweite Gabelzunge 16 zu sehen ist, nach unten und nach außen in Rückweichrichtung R1, R2 ausgelenkt.
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2b zeigt eine Ansicht von oben. Es ist zu erkennen, dass das Isoliergehäuse 42 eine Anschlussöffnung 43 besitzt, durch die ein nicht eingezeichneter Stecker so eingeführt werden kann, dass er die Anschlusslaschen 38, 40 kontaktiert.
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2c zeigt, dass die erste Gabelzunge 14 einen Stützvorsprung 48 besitzt. Dem entsprechend besitzt die zweite Gabelzunge 16 einen zweiten Stützvorsprung 50. Die Stützvorsprünge 48, 50 sind so ausgebildet, dass zwischen ihnen und der nächstliegenden Stützlasche eine Lücke L besteht. Wird der Messerkontakt 20 in den Klemmschlitz 18 eingeführt, so weichen die Gabelzungen 14, 16 nach unten aus, bis die Lücke L geschlossen ist. Dann liegen die Stützvorsprünge 48, 50 auf den Stützlaschen 22, 24 auf und verhindern ein weiteres Nachgeben der Gabelzungen 14, 16. Eine Bewegung der Gabelzungen 14, 16 nach rechts beziehungsweise links, also in Rückweichrichtungen R1 und R2, wird dadurch nicht behindert.
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2c zeigt zudem den Maximalfederweg W, um den die Gabelzungen 14, 16 nach außen ausgelenkt werden können.
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Ist der Messerkontakt 20 in den Klemmschlitz 18 eingeführt, so verringert sich die Lücke L, diese wird jedoch vorzugsweise nicht null. In der Regel wird auch der Maximalfederweg W nicht voll ausgeschöpft, so dass der Messerkontakt 20 durch externe Einflüsse verursachte Vibrationen in der x-z-Ebene, also in der Ebene senkrecht zu einer Längsachse des Gabelkontaktelements 10, ausführen kann, die ausschließlich über die Gabelzungen 14, 16, nicht aber über die Stützlaschen 22, 24 aufgefangen werden.
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Da die Federkonstante des Gabelkontakts 12 aufgrund der in 1 gezeigten U-förmigen Biegung sehr klein ist, treten nur geringe Zwangskräfte an der Kontaktstelle zwischen Messerkontakt 20 und Gabelzungen 14, 16 auf. Reibkorrosion wird dadurch wirksam vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gabelkontaktelement
- 12
- Gabelkontakt
- 14
- erste Gabelzunge
- 16
- zweite Gabelzunge
- 18
- Klemmschlitz
- 20
- Messerkontakt
- 22
- erste Stützlasche
- 24
- zweite Stützlasche
- 26
- erster Klemmvorsprung
- 28
- zweiter Klemmvorsprung
- 30
- Wurzelbereich
- 32
- Bodenabschnitt
- 34
- Frontabschnitt
- 36
- Anschlussabschnitt
- 38
- erste Anschlusslasche
- 39
- Rückabschnitt
- 40
- zweite Anschlusslasche
- 41
- Basisabschnitt
- 42
- Isoliergehäuse
- 43
- Anschlussöffnung
- 44
- Gehäuseeinrichtung
- 45
- Biegung
- 46
- Leiterplatte
- 48
- erster Stützvorsprung
- 50
- zweiter Stützvorsprung
- R1 u. R2
- Rückweichrichtung
- W
- Maximalfederweg
- B
- Breite
- S
- Schlitzachse
- L
- Lücke
