DE102014105534A1 - Socket contact and electrical plug connection - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Buchsenkontakt (100) zur Ausbildung einer elektrischen Steckverbindung (300) mit einem Grundkörper (10), welcher einen Aufnahmeraum (12) zur Aufnahme eines Stiftkontaktes (200) aufweist, wobei der Grundkörper (10) mindestens zwei Kontaktlamellen (11) aufweist, welche derart angeordnet sind, dass sie den Aufnahmeraum (12) begrenzen, wobei die Kontaktlamellen (11) jeweils entlang ihrer Länge an einer in Richtung Aufnahmeraum (12) zeigenden Innenseite (15) mindestens eine Stufe (16) aufweisen, so dass der Aufnahmeraum (12) einen ersten Durchmesser D1 und mindestens einen zweiten, von dem ersten Durchmesser D1 unterschiedlichen Durchmesser D2 aufweist, wobei der erste Durchmesser D1 in Einsteckrichtung (17) des Stiftkontaktes (200) vor der Stufe (16) größer ist als der zweite Durchmesser D2 in Einführrichtung (17) hinter der Stufe (16).The invention relates to a socket contact (100) for forming an electrical connector (300) having a base body (10), which has a receiving space (12) for receiving a pin contact (200), wherein the base body (10) at least two contact blades (11 ), which are arranged such that they define the receiving space (12), wherein the contact blades (11) each along its length at an in the receiving space (12) facing inside (15) at least one step (16), so that the receiving space (12) has a first diameter D1 and at least one second diameter D2 different from the first diameter D1, wherein the first diameter D1 in the insertion direction (17) of the pin contact (200) in front of the step (16) is greater than the second one Diameter D2 in the insertion direction (17) behind the stage (16).
Description
Die Erfindung betrifft einen Buchsenkontakt zur Ausbildung einer elektrischen Steckverbindung. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Steckverbindung mit einem derartigen Buchsenkontakt.The invention relates to a socket contact for the formation of an electrical plug connection. Furthermore, the invention relates to an electrical connector with such a female contact.
Buchsenkontakte, welche mit Stiftkontakten zusammenwirken, um eine elektrisch kontaktierende Steckverbindung auszubilden, sind hinlänglich bekannt. Elektrische Steckverbindungen mit einem Buchsenkontakt und einem Stiftkontakt werden beispielsweise bei Ladesteckern für Elektroautos oder Elektromobile eingesetzt. Die Oberfläche der dabei eingesetzten Stiftkontakte ist üblicherweise aus einem Material mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Nickel, ausgebildet. Um eine ausreichend gute und sichere elektrische Kontaktierung zwischen dem Stiftkontakt und dem Buchsenkontakt ausbilden zu können, ist es bei diesem Material jedoch notwendig, dass eine besonders große Kontaktkraft von dem Buchsenkontakt auf den Stiftkontakt aufgebracht werden kann, um eine ausreichend gute und sichere elektrische Kontaktierung ausbilden zu können.Socket contacts, which cooperate with pin contacts to form an electrically contacting connector, are well known. Electrical connectors with a female contact and a pin contact are used for example in charging plugs for electric cars or electric vehicles. The surface of the pin contacts used in this case is usually made of a material having a low electrical conductivity, such as nickel. In order to form a sufficiently good and secure electrical contact between the pin contact and the socket contact, it is necessary in this material, however, that a particularly large contact force can be applied from the socket contact on the pin contact to form a sufficiently good and secure electrical contact to be able to.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Buchsenkontakt und eine elektrische Steckverbindung zur Verfügung zu stellen, welche sich durch eine verbesserte Kontaktkraft auszeichnen.The invention is therefore based on the object to provide a socket contact and an electrical connector available, which are characterized by an improved contact force.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments and advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Der Buchsenkontakt zur Ausbildung einer elektrischen Steckverbindung gemäß der Erfindung weist einen Grundkörper auf, welcher einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Stiftkontaktes aufweist, wobei der Grundkörper mindestens zwei Kontaktlamellen aufweist, welche derart angeordnet sind, dass sie den Aufnahmeraum begrenzen, wobei die Kontaktlamellen jeweils entlang ihrer Länge an einer in Richtung Aufnahmeraum zeigenden Innenseite mindestens eine Stufe aufweisen, so dass der Aufnahmeraum einen ersten Durchmesser D1 und mindestens einen zweiten, von dem ersten Durchmesser D1 unterschiedlichen Durchmesser D2 aufweist, wobei der erste Durchmesser D1 in Einführrichtung des Stiftkontaktes vor der Stufe größer ist als der zweite Durchmesser D2 in Einführrichtung hinter der Stufe.The socket contact for forming an electrical plug connection according to the invention has a base body which has a receiving space for receiving a pin contact, wherein the base body has at least two contact blades, which are arranged such that they limit the receiving space, wherein the contact blades each along its length have at least one step on an inner side pointing in the direction of the receiving space, so that the receiving space has a first diameter D 1 and at least one second diameter D 2 different from the first diameter D 1 , wherein the first diameter D 1 in the insertion direction of the pin contact before Stage is greater than the second diameter D 2 in the insertion direction behind the stage.
Durch jeweils mindestens eine Stufe an der Innenseite der Kontaktlamellen kann die bei einem Einführen eines Stiftkontaktes in den Buchsenkontakt bzw. den Aufnahmeraum des Buchsenkontaktes an dem Grundkörper des Buchsenkontaktes entstehende Spannung über den gesamten Grundkörper besser verteilt werden, so dass Spannungsspitzen an dem Grundkörper vermieden werden können und dadurch die gesamte an dem Grundkörper auftretende Spannung reduziert werden kann. Insbesondere an dem Lamellengrund, d. h. dort wo die Kontaktlamellen an einem starren Teil des Grundkörpers vorzugsweise einstückig angebunden sind, können sonst üblicherweise auftretende Spannungen reduziert werden. Durch die Ausbildung einer Stufe an der Innenseite einer jeden Kontaktlamelle kann die Kontaktlamelle zur Reduzierung der bei einem Kontaktieren des Buchsenkontaktes mit dem Stiftkontakt auftretenden Spannungen wie eine als in Reihe geschaltete Feder wirken. By each at least one step on the inside of the contact blades, the resulting upon insertion of a pin contact in the socket contact or the receiving space of the socket contact on the body of the socket contact voltage over the entire body can be better distributed, so that voltage peaks can be avoided on the body and thereby the total voltage occurring on the body can be reduced. In particular on the lamellar base, d. H. Where the contact blades are preferably integrally connected to a rigid part of the body, otherwise commonly occurring stresses can be reduced. By forming a step on the inside of each contact blade, the contact blade may act to reduce the voltages associated with contacting the socket contact with the pin contact, such as a spring connected in series.
Durch eine Reduzierung der auftretenden Spannungen über den gesamten Grundkörper und damit dem Buchsenkontakt kann auch das Auftreten von Relaxationen, d. h. einer Kontaktkraftabnahme bei längeren thermischen Beanspruchungen, zumindest vermindert werden. Zudem kann durch die Stufe, die eine Veränderung des Durchmessers bzw. der Querschnittsfläche des Aufnahmeraumes entlang der Länge des Aufnahmeraumes bewirkt, das Öffnungsverhalten des Buchsenkontaktes bzw. des Grundkörpers, insbesondere der Kontaktlamellen des Grundkörpers, beim Einführen, insbesondere Einstecken eines Stiftkontaktes in den Aufnahmeraum verbessert werden, da eine Vergrößerung der Anlagefläche und damit der Kontaktierungsfläche des Buchsenkontaktes bzw. der Innenseite der Kontaktlamellen des Grundkörpers des Buchsenkontaktes mit der Außenfläche des Stiftkontaktes erreicht werden kann. Durch die Vergrößerung der Anlagefläche bzw. der Kontaktierungsfläche kann wiederum ein punktueller Abrieb an der Innenseite der Kontaktlamellen bei einem Einführen eines Stiftkontaktes in den Buchsenkontakt vermieden werden, wodurch Verschleißerscheinungen insbesondere bei einem häufigen Stecken und Ziehen eines Stiftkontaktes verringert werden können. Durch die Stufe und die dadurch erreichten reduzierten Spannungsspitzen können die mit dem Buchsenkontakt erreichbaren Kontaktnormalkräfte wesentlich erhöht werden, wobei insbesondere Kontaktnormalkräfte > 5 N erreicht werden können, so dass die von dem Buchsenkontakt auf den Stiftkontakt aufbringbare Kontaktkraft wesentlich verbessert werden kann. Die Stufe kann sich dabei auch über einen längeren Bereich der Länge des Aufnahmeraumes erstrecken, so dass die Stufe zwischen dem ersten Durchmesser D1 und dem zweiten Durchmesser D2 angeschrägt, in Form einer Fase ausgebildet sein kann bzw. dass die Stufe durch einen mit einer Steigung versehenen Abschnitt an der Innenseite der Kontaktlamellen ausgebildet sein kann. By reducing the stresses occurring over the entire body and thus the socket contact and the occurrence of relaxation, d. H. a contact force decrease with longer thermal stresses, at least reduced. In addition, the opening behavior of the socket contact or of the base body, in particular of the contact blades of the base body, during insertion, in particular insertion of a pin contact into the receiving space, can be improved by the step which effects a change in the diameter or cross-sectional area of the receiving space along the length of the receiving space be, since an enlargement of the contact surface and thus the contacting surface of the socket contact or the inside of the contact blades of the body of the female contact with the outer surface of the pin contact can be achieved. By enlarging the contact surface or the contacting surface in turn a selective abrasion on the inside of the contact blades can be avoided when inserting a pin contact in the socket contact, which wear can be reduced especially with frequent insertion and removal of a pin contact. Due to the step and the reduced voltage peaks achieved thereby, the contact normal forces attainable with the socket contact can be substantially increased, in particular contact normal forces> 5 N can be achieved, so that the contact force which can be applied to the pin contact by the socket contact can be substantially improved. The step may also extend over a longer region of the length of the receiving space, so that the step between the first diameter D1 and the second diameter D2 bevelled, may be formed in the form of a chamfer or that the step by a provided with a slope Section can be formed on the inside of the contact blades.
Der Grundkörper kann verschiedene Ausgestaltungen aufweisen, wobei er beispielsweise zylinderförmig oder auch flach ausgebildet sein kann. The main body may have various configurations, wherein it may be formed, for example, cylindrical or flat.
Um eine möglichst optimale Spannungsverteilung und damit eine Reduzierung von Spannungsspitzen zu erreichen, ist die Stufe jeder Kontaktlamelle vorzugsweise in ihrer Höhe derart groß ausgebildet, dass der Durchmesser D2 um 10 % bis 20 % kleiner ist als der Durchmesser D1.In order to achieve an optimal stress distribution and thus a reduction of voltage peaks, the level of each contact blade is preferably formed so big in its height, that the diameter D 2 of 10% to 20% smaller than the diameter d1.
Besonders bevorzugt ist es weiter vorgesehen, dass zumindest im Bereich des Aufnahmeraumes der Grundkörper eine galvanische Beschichtung aufweist. Insbesondere an der Innenseite der Kontaktlamellen ist dabei bevorzugt eine galvanische Beschichtung ausgebildet. Durch die spezielle geometrische Ausgestaltung des Aufnahmeraumes mit der Stufe im Bereich der Kontaktlamellen und der damit unterschiedlichen Durchmesser des Aufnahmeraumes kann die galvanische Beschichtung an der Innenseite der Kontaktlamellen geschont werden, so dass trotz großen erreichbaren Kontaktkräften kein oder zumindest nur ein sehr geringer Abrieb im Bereich der Innenseite der Kontaktlamellen und damit der galvanischen Beschichtung auftritt. Der Verschleiß des Grundkörpers und damit des Buchsenkontaktes kann dadurch auch bei einer großen Anzahl an Steck- und Ziehzyklen reduziert werden. Zur Ausbildung der galvanischen Beschichtung kann beispielsweise Silber, Gold und/oder Zinn verwendet sein.Particularly preferably, it is further provided that at least in the region of the receiving space of the base body has a galvanic coating. In particular, on the inside of the contact blades is preferably formed a galvanic coating. Due to the special geometric design of the receiving space with the step in the contact lamellae and thus different diameter of the receiving space, the galvanic coating on the inside of the contact blades can be spared, so that despite large achievable contact forces no or at least only a very low abrasion in the Inside the contact blades and thus the galvanic coating occurs. The wear of the body and thus the socket contact can be reduced even with a large number of plug and pull cycles. For example, silver, gold and / or tin may be used to form the galvanic coating.
Die Kontaktlamellen können jeweils ein freies Ende aufweisen, wobei die freien Enden der Kontaktlamellen eine Aufnahmeöffnung zur Einführung des Stiftkontaktes in den Aufnahmeraum ausbilden können. Die freien Enden der Kontaktlamellen können dabei vorzugsweise jeweils eine Abrundung derart aufweisen, dass sich die Aufnahmeöffnung in Einführrichtung des Stiftkontaktes verjüngt. Die an den freien Enden der Kontaktlamellen ausgebildete Abrundung kann somit eine Einlaufgeometrie aus mehreren tangential ineinander laufenden Radien ausbilden. Eine derartige Einlaufgeometrie bzw. Abrundung kann ein möglichst leichtes, verschleißarmes Einführen eines Stiftkontaktes in den Aufnahmeraum des Grundkörpers des Buchsenkontaktes ermöglichen.The contact blades may each have a free end, wherein the free ends of the contact blades may form a receiving opening for insertion of the pin contact in the receiving space. The free ends of the contact blades may preferably each have a rounded portion such that the receiving opening tapers in the insertion direction of the pin contact. The rounding formed at the free ends of the contact blades can thus form an inlet geometry of a plurality of tangentially running radii. Such an inlet geometry or rounding off can enable the easiest possible, low-wear insertion of a pin contact into the receiving space of the base body of the socket contact.
Um die Anordnung des Buchsenkontaktes in einem Gehäuse, beispielsweise einem Gehäuse eines Ladesteckers, zu erleichtern, kann es weiter bevorzugt vorgesehen sein, dass jede Kontaktlamelle an einer Außenseite eine Fase aufweist, wobei die Fase vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass die Kontaktlamellen sich in Richtung ihres freien Endes an ihrer Außenseite verjüngen, so dass der Grundkörper zur Aufnahmeöffnung des Aufnahmeraumes hin verjüngt ist.In order to facilitate the arrangement of the socket contact in a housing, for example a housing of a charging plug, it may further be preferred that each contact blade has a chamfer on an outer side, wherein the chamfer is preferably formed such that the contact blades are in the direction of their taper free end on its outer side, so that the base body is tapered towards the receiving opening of the receiving space.
Zur Ausbildung einer sicheren Kontaktierung des Buchsenkontaktes mit einem elektrischen Leiter bzw. einem Kabel kann der Grundkörper ferner einen Crimpanschluss aufweisen. Der Crimpanschluss ist vorzugsweise an dem den Kontaktlamellen gegenüberliegenden Ende des Grundkörpers ausgebildet, so dass der Grundkörper von einer ersten Seite mit einem elektrischen Leiter bzw. Kabel kontaktiert werden kann und von einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite mit einem Stiftkontakt kontaktiert werden kann. Alternativ zu dem Crimpanschluss kann beispielsweise auch eine Schraub-, Feder-, oder Schneidklemmanschluss vorgesehen sein.To form a secure contact of the socket contact with an electrical conductor or a cable, the base body may further comprise a crimp connection. The crimp connection is preferably formed at the end of the base body opposite the contact blades, so that the base body can be contacted from a first side with an electrical conductor or cable and can be contacted with a pin contact from a second side opposite the first side. As an alternative to the crimp connection, for example, a screw, spring or insulation displacement connection can also be provided.
Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Grundkörper mindestens sechs Kontaktlamellen aufweist. Durch die erhöhte Anzahl von Kontaktlamellen kann auch die Anzahl der Kontaktpunkte des Buchsenkontaktes bzw. des Grundkörpers des Buchsenkontaktes mit einem eingeführten Stiftkontakt erhöht werden. Durch die Erhöhung der Anzahl der Kontaktpunkte kann die Erwärmung des Buchsenkontaktes während einer Kontaktierung reduziert werden, da durch die Erhöhung der Anzahl der Kontaktpunkte auch eine verbesserte Wärmeverteilung über den Buchsenkontakt bzw. den Grundkörper des Buchsenkontaktes erreichbar ist.Further, it is preferably provided that the base body has at least six contact blades. Due to the increased number of contact blades and the number of contact points of the socket contact or the body of the socket contact can be increased with an inserted pin contact. By increasing the number of contact points, the heating of the socket contact during a contact can be reduced, since by increasing the number of contact points and an improved heat distribution over the socket contact or the body of the socket contact can be achieved.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt ferner erfindungsgemäß mittels einer elektrischen Steckverbindung, welche einen wie vorstehend beschriebenen, aus- und weitergebildeten Buchsenkontakt und einen Stiftkontakt aufweist, wobei in einem elektrisch kontaktierenden Zustand der Stiftkontakt in den Aufnahmeraum des Grundkörpers des Buchsenkontaktes eingeführt ist.The object is further achieved according to the invention by means of an electrical plug-in connection, which has a socket contact as described above, and has a pin contact, wherein in an electrically contacting state the pin contact is inserted into the receiving space of the base body of the socket contact.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Durchmesser D1 des Aufnahmeraumes um 1,0 % bis 6,0 %, besonders bevorzugt um 1,6 % bis 2 %, größer ist als ein Außendurchmesser DA des Stiftkontaktes. Bei einem derartigen Verhältnis des Durchmessers D1 des Aufnahmeraumes in Einführrichtung des Stiftkontaktes vor der Stufe zu dem Außendurchmesser DA des Stiftkontaktes, ist der Durchmesser D1 des Aufnahmeraumes nur geringfügig größer als der Außendurchmesser DA des Stiftkontaktes. Hierdurch und durch ein Zusammenwirken mit der Stufe an der Innenseite der Kontaktlamellen kann erreicht werden, dass bei einem Einführen des Stiftkontaktes in den Aufnahmeraum die Kontaktlamellen nach außen gedrückt werden, so dass sich der Aufnahmeraum aufweitet. Hierdurch kann wiederum erreicht werden, dass sich die Kontaktlamellen an den in den Aufnahmeraum eingeführten Stiftkontakt möglichst großflächig anlegen können. Dies kann wiederum zu einer Reduzierung des Verschleißes führen, wodurch die Anzahl der Steck- und Ziehzyklen weiter erhöht werden kann. Ferner kann durch die vergrößerte Kontaktfläche zwischen dem Stiftkontakt und dem Buchsenkontakt die Stromübertragung verbessert werden. Der Stiftkontakt kann bevorzugt bis zu einer Länge von 75 % bis 90 % der Gesamtlänge des Aufnahmeraumes in den Aufnahmeraum eingeführt werden, so dass der Stiftkontakt besonders weit in den Buchsenkontakt eingeführt werden kann bei einem gleichzeitig reduzierten Verschleiß trotz einer großen Anzahl von möglichen Steck- und Ziehzyklen. Der Stiftkontakt kann bevorzugt im Bereich des ersten Durchmessers D1 in den Aufnahmeraum eingeführt werden. Damit kann der Bereich des Aufnahmeraumes mit dem größeren ersten Durchmesser D1 75 % bis 90 % der Gesamtlänge des Aufnahmeraumes betragen. Entsprechend kann der Bereich des Aufnahmeraumes mit dem kleineren zweiten Durchmesser D2 10 % bis 25 % der Gesamtlänge des Aufnahmeraumes betragen, so dass der Bereich des Aufnahmeraumes mit dem größeren ersten Durchmesser D1 wesentlich länger ist als der Bereich des Aufnahmeraumes mit dem kleineren zweiten Durchmesser D2. It is preferably provided that the diameter D 1 of the receiving space by 1.0% to 6.0%, more preferably by 1.6% to 2%, is greater than an outer diameter D A of the pin contact. With such a ratio of the diameter D 1 of the receiving space in the insertion of the pin contact before the stage to the outside diameter D A of the pin contact, the diameter D 1 of the receiving space is only slightly larger than the outside diameter D A of the pin contact. As a result, and by cooperation with the step on the inside of the contact blades, it can be achieved that when the pin contact is inserted into the receiving space, the contact blades are pressed outwards, so that the receiving space widens. In this way, in turn, it can be achieved that the contact lamellae can invest as extensively as possible over the pin contact introduced into the receiving space. This in turn can lead to a reduction of wear, whereby the number of plug and pull cycles can be further increased. Furthermore, by the increased contact area between the pin contact and the socket contact the power transmission can be improved. The pin contact may preferably be inserted into the receiving space up to a length of 75% to 90% of the total length of the receiving space, so that the pin contact can be inserted particularly far into the socket contact with simultaneously reduced wear despite a large number of possible plug and pull cycles. The pin contact can preferably be introduced in the region of the first diameter D 1 in the receiving space. Thus, the area of the receiving space with the larger first diameter D 1 can amount to 75% to 90% of the total length of the receiving space. Accordingly, the area of the receiving space with the smaller second diameter D 2 can amount to 10% to 25% of the total length of the receiving space, so that the area of the receiving space with the larger first diameter D 1 is substantially longer than the area of the receiving space with the smaller second diameter D 2 .
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings with reference to a preferred embodiment.
Es zeigen:Show it:
Wie insbesondere in
Um das Einführen des Stiftkontaktes
Um die Anordnung des Buchsenkontaktes
Gegenüberliegend zu den Kontaktlamellen
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Buchsenkontakt female contact
- 200200
- Stiftkontakt pin contact
- 300300
- Elektrische Steckverbindung Electrical plug connection
- 10 10
- Grundkörperbody
- 1111
- Kontaktlamelle Multilam
- 1212
- Aufnahmeraum accommodation space
- 1313
- Freies Ende Free end
- 1414
- Aufnahmeöffnung receiving opening
- 1515
- Innenseite inside
- 1616
- Stufe step
- 1717
- Einführrichtung insertion
- 1818
- Abrundung rounding off
- 1919
- Starrer Teil Rigid part
- 2020
- Fase chamfer
- 2121
- Crimpanschluss Crimp
Claims (9)
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