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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Crimpkontaktelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Verbindungsanordnung mit einem Crimpkontaktelement.
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Stand der Technik
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Bei elektrischen Verbindungsanordnungen, beispielsweise bei Steckern für Automobil-Anwendungen, werden häufig Kontaktelemente nach einem Crimpvorgang in einen Kontaktträger bestückt. Diese Kontaktelemente weisen einen Drahtcrimpabschnitt auf und sind an dem Drahtcrimpabschnitt nach einem Crimpvorgang mit Einzeldrähten eines Kabels elektrisch und mechanisch verbunden. Derartige mit einem Kabel bzw. Einzeldrähten des Kabels vercrimpte Kontaktelemente können als Crimpkontaktelemente bezeichnet werden.
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Ein solches Crimpkontaktelement und eine elektrische Verbindungsanordnung mit einem solchen Crimpkontaktelement sind aus der
EP 1 536 518 A1 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine wesentliche Anforderung an die Crimpverbindung darin besteht, eine stabile mechanische Verbindung zwischen dem Crimpkontaktelement im Bereich des Drahtcrimpabschnitts und den Einzeldrähten des Kabels zu erzielen. Um beim Crimpen eine stabile mechanische Verbindung zu erzielen ist es vorteilhaft, wenn am Drahtcrimpabschnitt angeordnete Crimplaschen tief in und zwischen die Einzeldrähte eingepresst werden, so dass genügend mechanische Spannung und Kontaktfläche zwischen dem Drahtcrimpabschnitt und den Einzeldrähten entstehen kann. Auf diese Weise lassen sich niedrige Übergangswiderstände und eine hohe Ausreißkraft erzielen. Wichtig in diesem Zusammenhang ist auch eine geringere Streuung der beispielsweise in Zugversuchen zu ermittelnden Ausreißkraft.
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Es hat sich gezeigt, dass diese Anforderung besonders im Hinblick auf miniaturisierte Kontakte von zunehmender Bedeutung ist, da hier trotz einer nur geringen Anzahl von Einzeldrähten, einer geringen Baugröße im Bereich weniger Millimeter und einer geringer Blechdicke des Crimpkontaktelements dennoch hohe mechanische Anforderungen an die Verbindungsqualität der Crimpverbindung gestellt werden, zum Beispiel in Form hoher Ausreißkräften und geringer Streuungen der Ausreißkräften.
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Bei herkömmlichen miniaturisierten Crimpkontaktelementen kann es beim Crimpvorgang zu einem Fehlerbild kommen, bei dem die Crimplaschen beim Crimpvorgang oberhalb der relativ wenigen und gleichzeitig dünnen Einzeldrähte abrollen und die Crimpverbindung dadurch keine ausreichende mechanische Stabilität aufweist, was sich beispielsweise in mangelhaften Ausreißkräften äußert. Durch derartige Fehler erhöht sich zum einen der Ausschuss, zum anderen besteht das Risiko, dass mangelhafte elektrische Verbindungsanordnungen ausgeliefert werden. Um dies zu vermeiden sind aufwändige Prüfschritte im Anschluss an den Crimpvorgang notwendig, die die Fertigung derartiger Crimpverbindung verteuern.
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Es kann daher ein Bedarf bestehen, ein Crimpkontaktelement bereitzustellen, welches durch eine neuartige Konstruktion ermöglicht, auf zuverlässige Art und Weise eine stabile mechanische Crimpverbindung mit geringer Streuung der Verbindungsqualität herzustellen, besonders für miniaturisierte Kontaktelemente oder Crimpkontaktelemente, die an Kabel mit wenigen und dünnen Einzeldrähten angebunden werden sollen.
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Vorteile der Erfindung
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemäß der unabhängigen Ansprüche gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile eines Crimpkontaktelement sowie einer elektrischen Verbindungsanordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Crimpkontaktelement mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden Drahtcrimpabschnitt zur Aufnahme von Einzeldrähten vorgeschlagen, welches zuverlässig eine stabile mechanische Verbindung beim Crimpvorgang zwischen Einzeldrähten und dem Crimpkontaktelement ermöglichen kann, beispielsweise auch bei miniaturisierten Kontakten mit wenigen und dünnen Einzeldrähten. Gleichzeitig kann durch die neuartige Konstruktion des Crimpkontaktelements vorteilhaft die Auftretenswahrscheinlichkeit von mangelhaften Crimpverbindungen beispielsweise durch das Abrollen von an einem Drahtcrimpabschnitt befestigten Crimplaschen oberhalb der zu vercrimpenden Einzeldrähte deutlich reduziert werden.
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Dies wird dadurch erreicht, dass das Crimpkontaktelement mit dem sich entlang der Längsachse erstreckenden Drahtcrimpabschnitt zur Aufnahme von Einzeldrähten eine erste Crimplasche und eine zweite Crimplasche und einen Boden aufweist. Dabei ist der Boden entlang einer Lateralrichtung quer zur Längsachse betrachtet zwischen der ersten Crimplasche und der zweiten Crimplasche angeordnet. Der Boden weist entlang einer Verpressrichtung quer zur Längsachse und quer zur Lateralrichtung einen tiefsten Punkt auf. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Boden eine Wölbung ins Innere des Drahtcrimpabschnitts aufweist, wobei die Wölbung bezüglich des tiefsten Punktes des Bodens um eine Wölbungshöhe (h) ins Innere des Drahtcrimpabschnitts gewölbt ist.
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Mit anderen Worten weist der Boden im Querschnitt quer zur Längsachse ein Profil auf, das beispielsweise einem W (Buchstabe „W“) oder einem ω (griechischer Buchstabe omega) ähnelt. Dieses Profil des Bodens bzw. die Wölbung des Bodens kann bereits im Crimpkontaktelement vorgesehen sein, bevor die Einzeldrähte in das Crimpkontaktelement eingesteckt werden.
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Unter dem Innern des Drahtcrimpabschnitts kann der Bereich des Drahtcrimpabschnitts verstanden werden, in welchem die Einzeldrähte aufgenommen bzw. in welchen die Einzeldrähte eingesteckt oder eingelegt werden. Das Innere des Drahtcrimpabschnitts kann somit von der ersten Crimplasche, dem Boden und der zweiten Crimplasche begrenzt sein.
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Unter dem Ausdruck „quer zur Einsteckrichtung“ kann eine im Wesentlichen orthogonal zur Einsteckrichtung gerichtete Richtung verstanden werden. Entsprechend kann unter dem Ausdruck „quer zur Verpressrichtung“ eine im Wesentlichen orthogonal zur Verpressrichtung gerichtete Richtung verstanden werden. Somit können eine Achse entlang der Einsteckrichtung, eine Achse entlang der Verpressrichtung und eine Achse entlang der Lateralrichtung ein kartesisches Koordinatensystem aus drei zueinander jeweils orthogonal stehenden Achsen bilden.
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Gegenüber dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße Crimpkontaktelement den Vorteil auf, dass durch die Wölbung des Bodens ins Innere des Drahtcrimpabschnitts bereits beim Einlegen bzw. Einstecken der Einzeldrähte in das Crimpkontaktelement eine Separierung bzw. Aufteilung der Einzeldrähte in zwei idealerweise gleich große Gruppen von Einzeldrähten auf die beiden Seiten der Wölbung erfolgt. Auf diese Weise sind die Einzeldrähte bereits vor dem Crimpvorgang vorsortiert und liegen relativ gut geordnet an den Stellen im Crimpkontaktelement, an denen sie beim anschließenden Crimpvorgang zuverlässig von den beiden Crimplaschen umschlossen und zwischen dem Boden und der jeweiligen Crimplasche eingepresst werden können. Durch diese Aufteilung der Einzeldrähte können die beim Crimpvorgang ins Innere gebogene erste und zweite Crimplasche somit nicht mehr auf einer relativ glatten Fläche von dicht nebeneinander liegenden Einzeldrähten abrollen. Vielmehr kann jede der beiden Einzellaschen jeweils ein Bündel der in die zwei Gruppen aufgeteilten Einzeldrähte zuverlässig in eine stabile mechanische Crimpverbindung verpressen. So kann vorteilhaft die Qualität der Crimpverbindung auch bei miniaturisierten Kontakten mit wenigen und dünnen Einzeldrähten sichergestellt werden, was sich in einer hohen mechanischen Stabilität mit hohen Ausreißkräften und einer geringen Streuung der Ausreißkräfte äußert. Es kann für die Qualität der Crimpverbindung dabei wichtig sein, dass die Wölbung eine ausreichende Wölbungshöhe (h) ins Innere des Drahtcrimpabschnitts aufweist, um eine sichere Vorseparierung bzw. Aufteilung der Einzeldrähte in zwei Gruppen auf jeder Seite der Wölbung zu bewirken. Das Vorhandensein von mehr oder weniger zufälligen Unebenheiten im Boden des Drahtcrimpabschnitts an nicht definierten Stellen kann den gewünschten Zweck der Vorseparierung der Einzeldrähte nicht zuverlässig erfüllen.
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Die Wölbung im Boden bzw. das Profil im Boden kann beispielsweise bereits bei der Herstellung des Crimpkontaktelement an einer definierten Stelle des Bodens in den Boden eingebracht werden, beispielsweise durch einen Prägeprozess oder einen Stempelprozess. Es ist auch denkbar, die Wölbung im Boden bzw. das Profil im Boden erst unmittelbar vor dem Einlegen der Einzeldrähte in einem Crimpautomaten oder in einem Prozessschritt unmittelbar vor dem Crimpvorgang in den Boden einzubringen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Boden in einem Querschnitt quer zur Längsachse einen ersten Bodenabschnitt, einen zweiten Bodenabschnitt und einen dritten Bodenabschnitt auf. Dabei ist der zweite Bodenabschnitt entlang der Lateralrichtung betrachtet zwischen dem ersten Bodenabschnitt und dem dritten Bodenabschnitt angeordnet. Dabei schließt der erste Bodenabschnitt an einer ersten Übergangsstelle an den zweiten Bodenabschnitt an. Die erste Übergangsstelle entspricht entlang der Verpressachse dem tiefsten Punkt des Bodens auf der dem ersten Bodenabschnitt zugewandten Seite der Wölbung. Der dritte Bodenabschnitt schließt an einer zweiten Übergangsstelle an den zweiten Bodenabschnitt an. Die zweite Übergangsstelle entspricht entlang der Verpressachse dem tiefsten Punkt des Bodens auf der dem dritten Bodenabschnitt zugewandten Seite der Wölbung. Dabei ist der Boden derart ausgebildet, dass der zweite Bodenabschnitt wenigstens abschnittsweise bezüglich der ersten Übergangsstelle und bezüglich der zweiten Übergangsstelle entlang der Verpressachse um die Wölbungshöhe (h) ins Innere des Drahtcrimpabschnitts gewölbt ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Wölbung, an der die Vorseparierung der Einzeldrähte stattfindet, in einem mittleren Bereich des Bodens, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 40 % und 60 % der Länge des Bodens gerechnet ab dem Anfang des Bodens auf einer Seite des Bodens ausgebildet ist. Auf diese Weise können die Einzeldrähte besonders günstig in zwei ungefähr gleich große Gruppen aufgeteilt werden und die Crimpverbindung kann besonders stabil ausgebildet werden.
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Dadurch, dass der Boden im unvercrimpten Zustand eine Wandstärke (d) aufweist, wobei die Wölbungshöhe (h) wenigstens 70 % der Wandstärke (d) beträgt wird vorteilhaft bewirkt, dass die Aufteilung der Einzeldrähte in zwei Gruppen besonders zuverlässig funktioniert. Vorteilhaft verhindert eine derartige Wölbungshöhe (h) auch, dass im unvercrimpten Zustand Einzeldrähte, die bereits einer der beiden Gruppen zugeordnet sind, durch geringfügige mechanische Einwirkungen von außen, beispielsweise Vibrationen, in die andere Gruppe bewegt werden. Bevorzugt beträgt die Wölbungshöhe (h) wenigstens 100% der Wandstärke (d), besonders bevorzugt wenigstens 150% der Wandstärke (d) und ganz besonders bevorzugt wenigstens 250% der Wandstärke (d).
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Gemäß einer Ausführungsform des Crimpkontaktelements erstreckt sich der Drahtcrimpabschnitt über einer Drahtcrimpabschnitts-Länge (L1). Dabei ist der Boden entlang einer Bodenlänge (L2) bezüglich des tiefsten Punktes des Bodens um die Wölbungshöhe (h) ins Innere des Drahtcrimpabschnitts gewölbt. Dabei beträgt die Bodenlänge (L2) wenigstens 30% der Drahtcrimpabschnitts-Länge (L1), bevorzugt wenigstens 50% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 70% der Drahtcrimpabschnitts-Länge (L1). Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Wölbung nicht lediglich in punktförmiger Weise ausgebildet bzw. ausgeprägt ist, sondern sich über eine signifikante Länge entlang der Längsachse erstreckt. Auf diese Weise kann die Aufteilung der Einzeldrähte in zwei Gruppen wenigstens über eine Längenerstreckung erfolgen, die der Bodenlänge (L2) entspricht. Damit kann eine besonders gute Qualität der Crimpverbindung bewirkt werden, da die Crimplaschen auf diese Weise zumindest entlang der Bodenlänge (L2) die Einzeldrähte fest mit dem Drahtcrimpabschnitt vercrimpen können, ohne oberhalb der Einzeldrähte abzurollen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Verbindungsanordnung vorgeschlagen, welche eine Vielzahl von Einzeldrähten sowie ein Crimpkontaktelement mit einem Drahtcrimpabschnitt umfasst. Dabei weist der Drahtcrimpabschnitt eine erste Crimplasche und eine zweite Crimplasche und einen Boden auf. Dabei ist der Boden entlang einer Lateralrichtung quer zur Längsachse betrachtet zwischen der ersten Crimplasche und der zweiten Crimplasche angeordnet, wobei der Boden einen tiefsten Punkt entlang einer Verpressrichtung quer zur Längsachse und quer zur Lateralrichtung aufweist. Dabei sind die Einzeldrähte mittels einer Crimpverbindung zwischen der ersten Crimplasche, der zweiten Crimplasche und dem Boden mechanisch und elektrisch mit dem Drahtcrimpabschnitt verbunden. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Boden wenigstens abschnittsweise bezüglich des tiefsten Punktes des Bodens um eine Wölbungshöhe (h) ins Innere des Drahtcrimpabschnitts gewölbt ist.
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Gegenüber dem Stand der Technik weist die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung den Vorteil auf, dass durch die Wölbung des Boden ins Innere des Drahtcrimpabschnitts die Einzeldrähte in zwei Gruppen aufgeteilt sein können, die seitlich von der Wölbung liegen, wodurch die Einzeldrähte von den Crimplaschen zuverlässig mit dem Drahtcrimpabschnitt zu einer besonders stabilen Verbindung vercrimpt werden können.
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Dadurch, dass der Boden im unvercrimpten Zustand eine Wandstärke (d) aufweist, wobei die Wölbungshöhe (h) wenigstens 70 % der Wandstärke (d) beträgt und/oder dass die Wölbungshöhe (h) wenigstens einem Durchmesser (D) eines Einzeldrahtes entspricht wird vorteilhaft erreicht, dass die Aufteilung der Einzeldrähte in zwei Gruppen besonders zuverlässig funktioniert. Vorteilhaft verhindert eine derartige Wölbungshöhe (h) auch, dass im unvercrimpten Zustand Einzeldrähte, die bereits einer der beiden Gruppen zugeordnet sind, durch geringfügige mechanische Einwirkungen von außen, beispielsweise Vibrationen, in die andere Gruppe bewegt werden. Bevorzugt beträgt die Wölbungshöhe (h) wenigstens 100% der Wandstärke (d), besonders bevorzugt wenigstens 150% der Wandstärke (d) und ganz besonders bevorzugt wenigstens 250% der Wandstärke (d). Bevorzugt kann die Wölbungshöhe (h) wenigstens 150% eines Durchmessers (D) eines Einzeldrahtes entsprechen, besonders bevorzugt wenigstens 200% eines Durchmessers (D) und ganz besonders bevorzugt wenigstens 300% eines Durchmessers (D) eines Einzeldrahtes.
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Gemäß einer Ausführungsform der elektrischen Verbindungsanordnung weisen die Einzeldrähte einen Durchmesser (D) auf, wobei der Durchmesser (D) in einem Bereich zwischen 0,13mm (Millimeter) und 0,27mm liegt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind in der elektrischen Verbindungsanordnung höchstens zwölf Einzeldrähte vorgesehen. Dadurch können vorteilhaft besonders miniaturisierte elektrische Verbindungsanordnungen geschaffen werden, welche beispielsweise bei hochpoligen Steckverbinderanordnungen zum Beispiel im Automobilbereich vorteilhaft eingesetzt werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform der elektrischen Verbindungsanordnung begrenzt die erste Crimplasche eine erste Crimpkammer und begrenzt die zweite Crimplasche eine zweite Crimpkammer. Dabei ist im Drahtcrimpabschnitt jeder Einzeldraht entweder innerhalb der ersten Crimpkammer oder innerhalb der zweiten Crimpkammer angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich kein Einzeldraht außerhalb einer der beiden Crimpkammern. Die zwei Crimpkammern können durch die Wölbung des Bodens entlang der Lateralrichtung voneinander getrennt sein. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass jeder Einzeldraht zuverlässig von einer Crimplasche mit dem Drahtcrimpabschnitt verpresst werden kann und auf diese Weise eine besonders stabile mechanische Verbindung zwischen den Einzeldrähten und dem Drahtcrimpabschnitt geschaffen werden kann. Auf diese Weise kann auch eine besonders hohe Stromtragfähigkeit sowie ein besonders geringer Übergangswiderstand der elektrischen Verbindungsanordnung sichergestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der elektrischen Verbindungsanordnung beträgt die Differenz der Anzahl der Einzeldrähte in der ersten Crimpkammer und der Anzahl der Einzeldrähte in der zweiten Crimpkammer höchstens zwei Einzeldrähte. Beispielsweise ist dieser Zusammenhang auch für Stichproben von mehreren 100 Stück mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 99,5%, bevorzugt von mehr als 99,9% sichergestellt. Auf diese Weise wird eine besonders homogene Qualität der elektrischen Verbindungsanordnung bzw. der mechanischen Stabilität elektrischen Verbindungsanordnung bewirkt. Beispielsweise bei miniaturisierten elektrischen Verbindungsanordnungen bzw. Crimpverbindung mit nur 7 bis 12 Einzeldrähten kann auf diese Weise eine sehr geringe Streuung in den Ausreißkräften der elektrischen Verbindungsanordnung bzw. der Crimpverbindung bewirkt werden. Daraus resultiert über Lebensdauer der elektrischen Verbindungsanordnung eine zuverlässig hohe Stromtragfähigkeit mit geringen elektrischen Übergangswiderständen. Außerdem ist eine derartige elektrischen Verbindungsanordnung bzw. Crimpverbindung besonders robust gegen mechanische Einwirkungen wie zum Beispiel Vibrationen oder Temperaturhübe, wie sie insbesondere im Automobilbereich vorkommen können. Dadurch kann sich vorteilhaft auch die Lebensdauer derartiger elektrischen Verbindungsanordnungen bzw. Crimpverbindungen erhöhen.
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Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen:
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1a einen Längsschnitt durch eine elektrische Verbindungsanordnung;
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1b einen Querschnitt durch einen Drahtcrimpabschnitt der elektrischen Verbindungsanordnung aus 1a im unvercrimpten Zustand;
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1c den Querschnitt aus 1b im vercrimpten Zustand;
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2a einen Querschnitt durch einen Drahtcrimpabschnitt eines erfindungsgemäßen Crimpkontaktelements im unvercrimpten Zustand;
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2b den Querschnitt aus 2a während des Vercrimpvorgangs;
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2c den Querschnitt aus 2a im vercrimpten Zustand.
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3a eine perspektivische Ansicht eines Drahtcrimpabschnitts eines erfindungsgemäßen Crimpkontaktelement;
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3b einen Querschnitt quer zur Längsachse durch einen ersten Bereich des Drahtcrimpabschnitts aus 3a;
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3c einen Querschnitt durch einen zweiten Bereich des Drahtcrimpabschnitts aus 3a.
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Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1a ist eine elektrische Verbindungsanordnung 100 gezeigt. Die elektrische Verbindungsanordnung 100 umfasst ein Kabel 350 mit einer Kabelisolierung 352 und einer Vielzahl von Einzeldrähten 300, welche von der Kabelisolierung 352 umhüllt sind. Die elektrische Verbindungsanordnung 100 umfasst weiterhin ein Crimpkontaktelement 102. Das Crimpkontaktelement 102 kann beispielsweise als Stanzbiegeteil aus einem dünnen Metallblech hergestellt sein.
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Das Crimpkontaktelement 102 erstreckt sich entlang einer Längsachse 280 und weist einen Crimpabschnitt 110, einen Mittelabschnitt 120 und einen Kontaktabschnitt 130 auf. Der Crimpabschnitt 110 und der Kontaktabschnitt 130 sind an entgegengesetzten Enden des Crimpkontaktelements 102 angeordnet. Der Mittelabschnitt 120 ist zwischen dem Crimpabschnitt 110 und dem Kontaktabschnitt 130 angeordnet. Der Kontaktabschnitt 130 ist geeignet, in einen Stecker bzw. ein Steckerelement eingesteckt zu werden und darin mittels einer nach außen abragenden Rastlanze 132 bzw. eines Primärverrastelements 132 zu verrasten. In seine Stirnseite ist ein hier nicht dargestelltes Gegenkontaktelement einsteckbar.
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Der Crimpabschnitt 110 weist an seinem vom Mittelabschnitt 120 abgewandten Ende einen Isolationscrimpabschnitt 114 auf, in welchem das Kabel 350 an seiner Isolierung 352 mittels umbiegbarer Crimplaschen am Crimpabschnitt 110 mittels eines Crimpvorgangs festgelegt werden kann. Der Crimpabschnitt 110 weist weiterhin einen Drahtcrimpabschnitt 200 auf. Der Drahtcrimpabschnitt 200 weist eine erste Crimplasche 230 mit einem ersten freien Ende 231, eine zweite Crimplasche 232 mit einem zweiten freien Ende 233 sowie einen Boden 210 auf. Der Drahtcrimpabschnitt 200 erstreckt sich entlang der Längsachse 280 über eine Drahtcrimpabschnitts-Länge (L1).
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Wie in den 1b und 1c zu erkennen ist, ist der Boden 210 entlang einer Lateralrichtung 282 betrachtet zwischen der ersten Crimplasche 230 und der zweiten Crimplasche 232 angeordnet. Die Lateralrichtung erstreckt sich dabei quer zur Längsachse 280. Die erste Crimplasche 230, der Boden 210 und die zweite Crimplasche 232 begrenzen dabei ein Inneres 202 des Drahtcrimpabschnitts 200. Im Innern 202 des Drahtcrimpabschnitts 200 ist auch die Vielzahl der Einzeldrähte 300 des Kabels 350 angeordnet, wobei die Einzeldrähte mittels der ersten Crimplasche 230 und der zweiten Crimplasche 232 durch einen Crimpvorgang fest mit dem Drahtcrimpabschnitt 200 verbunden werden können.
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Der Boden 210 des Drahtcrimpabschnitts 200 weist im unvercrimpten Zustand eine Wandstärke (d) auf. Der Boden 210 weist entlang einer Verpressrichtung 284 betrachtet einen tiefsten Punkt (P) auf. Die Verpressrichtung 284 erstreckt sich dabei quer zur Längsachse 280 und zu Lateralrichtung 282. Der Boden 210 weist in den Querschnitten quer zur Längsachse 280 der 1b und 1c einen ersten Bodenabschnitt 211, einen zweiten Bodenabschnitt 212 und einen dritten Bodenabschnitt 213 auf, wobei der zweite Bodenabschnitt 212 zwischen dem ersten Bodenabschnitt 211 und dem dritten Bodenabschnitt 213 angeordnet ist.
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Der in 1b dargestellten Querschnitt des Drahtcrimpabschnitts ist aus dem Stand der Technik bekannt und weist eine U-Form (Buchstabe U) bzw. eine V-Form (Buchstabe V) auf. Bei einem derartigen Profil in U-Form bzw. V-Form ist die Vielzahl der Einzeldrähte 300 in einer einzigen Gruppe oberhalb des tiefsten Punktes (P) des Bodens 210 angeordnet.
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Wie in 1c dargestellt kann es bei dem Crimpvorgang an einem derartigen Crimpabschnitt 200 mit einem Profil in U-Form bzw. V-Form dazu kommen, dass das erste freie Ende 231 der ersten Crimplasche 230 und/oder das zweite freie Ende 233 der zweiten Crimplasche 232 unvorteilhaft auf die oberste Lage der Einzeldrähte 300 auftrifft und oberhalb der obersten Lage der Einzeldrähte 300 aufgerollt bzw. umgebogen wird. Eine derartige Crimpverbindung kann in unerwünschter Weise eine erheblich geringere mechanische Festigkeit aufweisen als eine Crimpverbindung, bei welcher die freien Enden 231, 233 der Crimplaschen 230, 232 zwischen die Einzeldrähte 300 eindringen und die Einzeldrähte 300 umgreifen.
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In 2a ist ein Querschnitt durch den Drahtcrimpabschnitt 200 eines erfindungsgemäßen Crimpkontaktelements 102 dargestellt. Der Boden 210 des Drahtcrimpabschnitts 200 weist eine ins Innere 202 des Drahtcrimpabschnitts weisende Wölbung 218 auf. Die Wölbung 218 ist bezüglich des tiefsten Punktes (P) des Bodens 210 um eine Wölbungshöhe (h) ins Innere 202 des Drahtcrimpabschnitts 200 gewölbt. Das Profil des Bodens 210 weist eine W-Form (Buchstabe W) bzw. eine ω-Form (Buchstabe omega) auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Boden in der Figur von links nach rechts aufeinanderfolgend zunächst einen ersten Bodenabschnitt 211 auf, an welchem sich ein zweiter Bodenabschnitt 212 anschließt, an den sich ein dritter Bodenabschnitt 213 anschließt. Die Wölbung 218 ist im zweiten Bodenabschnitt 212 ausgebildet. Zwischen dem ersten Bodenabschnitts 211 und dem zweiten Bodenabschnitt 212 befindet sich eine erste Übergangsstelle 215, die sich am bezüglich der Verpressrichtung 284 tiefsten Punkt (P1) auf der linken Seite der Wölbung 218 im dargestellten Querschnitt befindet. Zwischen dem zweiten Bodenabschnitt 212 und dem dritten Bodenabschnitt 213 befindet sich eine zweite Übergangsstelle 216, die sich am bezüglich der Verpressrichtung 284 tiefsten Punkt (P3) auf der rechten Seite der Wölbung 218 im dargestellten Querschnitt befindet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der tiefste Punkt (P1) links von der Wölbung 218 bezüglich der Verpressrichtung 284 tiefer gelegen als der tiefste Punkt (P3) rechts von der Wölbung 218. Somit ist der tiefste Punkt (P1) links der Wölbung 218 insgesamt der tiefste Punkt (P) des Bodens 210. Die Wölbungshöhe (h) bemisst sich folglich im dargestellten Querschnitt bezüglich des tiefsten Punktes (P1, P) links von der Wölbung 218.
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Bei einer miniaturisierten elektrischen Verbindungsanordnung 100 können zwischen sieben und zwölf Einzeldrähte 300 im Drahtcrimpabschnitt 200 vorgesehen sein. Die Einzeldrähte 300 weisen einen Durchmesser (D) auf. Der Durchmesser (D) eines Einzeldrahts kann in einem Bereich zwischen 0,1mm und 0,5mm liegen, bevorzugt liegt sie in einem Bereich zwischen 0,13mm und 0,27mm.
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Die Wandstärke (d) kann in einem Bereich zwischen 0,05mm und 1,5mm liegen, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,08mm und 0,8mm, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,1mm und 0,4mm. Beispielsweise kann die Wandstärke 0,15mm betragen.
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Die Wölbungshöhe (h) kann in einem Bereich zwischen 0,1mm und 2,5mm liegen, sie kann auch zwischen 0,13mm und 1,5mm betragen oder bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,13mm und 1,0mm liegen, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,2mm und 0,7mm.
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Die Wölbung 218 kann auch ein Dreiecksprofil mit einer Spitze aufweisen anstelle der in 2a gezeigten verrundeten Form. Die Wölbung 218 kann im Wesentlichen mittig zwischen der ersten Crimplasche 230 und der zweiten Crimplasche 232 angeordnet sein. Bevorzugt ist der höchste Punkt der Wölbung 218 in einem Bereich zwischen 40% und 60% der Entfernung zwischen der ersten Crimplasche 230 und der zweiten Crimplasche 232 angeordnet. Sie kann jedoch auch exzentrisch angeordnet sein, d.h. stark in Richtung der ersten Crimplasche 230 oder stark in Richtung der zweiten Crimplasche 232 versetzt, z.B. in einem Bereich zwischen 10% und 40% der Entfernung zwischen der ersten Crimplasche 230 und der zweiten Crimplasche 232.
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Je nach Anzahl der Einzeldrähte 300 und deren Durchmesser (D) kann die Wirkung der Aufteilung der Einzeldrähte 300 in die zwei Gruppen links und rechts der Wölbung 218 durch eine Einstellung der Wölbungshöhe (h) und die Einstellung der Lage des höchsten Punkt der Wölbung 218 bezüglich der Lateralachse 282 gezielt beeinflusst und eingestellt werden. So kann eine gewünschte Verteilung der Einzeldrähte 300 auf die zwei Gruppen und damit eine besondere Stabilitäten der elektrischen Verbindungsanordnung eingestellt werden.
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Die ins Innere 202 des Drahtcrimpabschnitts 200 eingelegten oder eingesteckten Einzeldrähte 300 werden durch die Wölbung 218 automatisch in zwei Gruppen geteilt, von denen die eine Gruppe sich in der Figur auf der linken Seite der Wölbung 218 und die zweite auf der rechten Seite der Wölbung 218 anordnet ist. Idealerweise ist die Anzahl der Einzeldrähte 300 in der ersten Gruppe ungefähr gleich groß wie die Anzahl der Einzeldrähte 300 in der zweiten Gruppe. Die von der Wölbung 218 bewirkte Differenz der Anzahl der Einzeldrähte 300 in den beiden Gruppen beträgt idealerweise höchstens zwei Einzeldrähte 300. Dies kann insbesondere bei miniaturisierten Crimpverbindungen bzw. elektrischen Verbindungsanordnungen 100 mit nur wenigen Einzeldrähten 300, beispielsweise sieben bis zwölf Einzeldrähten 300 zu einer erheblich verbesserten Verbindungsqualität führen.
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In 2b ist das Einsetzen des Crimpvorgangs dargestellt, bei dem durch äußere Krafteinwirkung zunächst die freien Enden 231, 233 der beiden Crimplaschen 230, 200 nach innen gebogen und dann durch eine in Verpressrichtung 284 wirkende Kraft (entlang des Pfeils F) gegen die Einzeldrähte 300 gepresst werden. Durch die Wölbung 218 wird dabei das Eindringen der freien Enden 231, 233 zwischen die beiden Gruppen der Einzeldrähte 300 bewirkt.
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In 2c ist dargestellt, wie durch die erste Crimplasche 230 eine erste Crimpkammer 240 begrenzt ist, hier auf der linken Seite der Abbildung. In der ersten Crimpkammer 240 ist die erste Gruppe der Einzeldrähte 300 mechanisch festgepresst. Die zweite Crimplasche 232 begrenzt entsprechend eine zweite Crimpkammer 242, in welcher die zweite Gruppe der Einzeldrähte 300 mechanisch festgepresst ist. Durch die Wölbung 218 und die durch sie bewirkte Aufteilung der Einzeldrähte 300 in die zwei Gruppen ist auf diese Weise sichergestellt, dass sich kein Einzeldraht 300 außerhalb der ersten Crimpkammer 240 oder der zweiten Crimpkammer 242 befindet. Somit ist selbst für miniaturisierte elektrische Verbindungsanordnungen 100 mit einer geringen Anzahl von Einzeldrähten 300 eine gute mechanische Verbindung und dementsprechend eine hohe Stromtragfähigkeit und ein geringer Übergangswiderstand zwischen den Einzeldrähten 300 und dem Drahtcrimpabschnitt 200 sichergestellt.
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In 3a ist eine perspektivische Ansicht eines Drahtcrimpabschnitts 200 dargestellt, wobei der Drahtcrimpabschnitt 200 eine Drahtcrimpabschnitts-Länge (L1) entlang der Längsachse 280 aufweist. Der Boden 210 des Drahtcrimpabschnitts 200 ist dabei entlang der Längsachse 280 über eine Bodenlänge (L2) ins Innere 202 des Drahtcrimpabschnitts 200 gewölbt. Die Bodenlänge (L2) beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel ungefähr 70% bis 80%der Drahtcrimpabschnitts-Länge (L1). In anderen, hier nicht dargestellten, Ausführungsbeispielen kann der Boden 210 des Crimpkontaktelements 102 auch entlang einer Bodenlänge (L2) gewölbt sein, die nur 30% bis 70% der Drahtabschnittslänge (L1) beträgt. In wieder anderen Ausführungsbeispielen kann der Boden 210 sogar im gesamten Crimpabschnitt 110 ins Innere 202 gewölbt sein, so dass also auch der Kabelcrimpabschnitt 114 einen nach innen gewölbten Boden 210 aufweist. Die Wölbungshöhe (h) kann dabei beispielsweise bezüglich des insgesamt tiefsten Punktes (P) des Bodens 210 bestimmt werden oder auch in jedem Querschnitt quer zur Längsachse 280 bezüglich des tiefsten Punktes (P) in diesem Querschnitt.
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In 3b ist ein Querschnitt quer zur Längsachse 280 des Drahtcrimpabschnitts 200 aus 3a in einem Bereich dargestellt, in dem der Boden 210 ins Innere 202 gewölbt ist, wobei der Boden hier eine Wölbung 218 bzw. ein Profil in W-Form bzw. in ω-Form annimmt.
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3b zeigt einen weiteren Bereich des Drahtcrimpabschnitts 200 aus 3a, in welchem der Boden 210 eine konventionelle Form ohne Wölbung nach innen aufweist, z.B. eine U-Form bzw. eine V-Form.
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Durch den Crimpvorgang und die dabei angewendeten Kräfte entlang der Verpressrichtung 284 kann die Wölbungshöhe (h) der Wölbung 218 verringert werden. Für die Funktion des Crimpkontaktelements 102 und seiner Wölbung 218, nämlich der Aufteilung der Einzeldrähte 300 in zwei Gruppen und die Lenkung der Crimplaschen 230, 232 bzw. von deren freien Enden 231, 233 ist die Ausprägung der Wölbung 218 im unvercrimpten Zustand entscheidend.
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Das vorgeschlagene Crimpkontaktelement 102 bzw. die vorgeschlagene elektrische Verbindungsanordnung 100 können generell für alle Kontakte, Gegenkontakt bzw. Steckverbinderanordnung eingesetzt werden, zum Beispiel für Buchsenkontakte, insbesondere für hochpolige Buchsenkontakte, Direktsteckverbinder oder Messerleistenkontakte. Besonders geeignet ist das vorgeschlagene Crimpkontaktelement 102 bzw. ist die vorgeschlagene elektrische Verbindungsanordnung 100 für miniaturisierte Crimpkontakte mit wenigen Einzeldrähten 300, die einen Durchmesser kleiner als 0,3mm aufweisen. Derartige miniaturisierte Crimpkontakte bzw. Einzelkontakte können für den Einsatz in hochpoligen Steckern, z.B. im Kraftfahrzeugbereich vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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