-
Die Erfindung betrifft einen Hülsenkontakt für ein elektrisches Steckverbinderteil, aufweisend einen Grundkörper, der einen kastenartigen Aufnahmebereich zur Aufnahme eines elektrischen Steckkontaktstifts ausbildet, und der mindestens einen einstückig angeformten Kontaktschenkel aufweist, der in das Innere des Aufnahmebereichs abgewinkelt ist und einen Kontaktabschnitt zur elektrischen Kontaktierung des einfügbaren Steckkontaktstifts aufweist, wobei mit dem Kontaktschenkel der Anfangsabschnitt eines Hebels mechanisch gekoppelt ist, dessen freistehender Endabschnitt in das Innere des Aufnahmebereichs hineinragt, wobei ein zwischen dem Anfangsabschnitt und dem Endabschnitt gelegener mittlerer Abschnitt des Hebels an einer Grundfläche des Aufnahmebereichs eine Anlagestelle ausbildet, und wobei der Steckkontaktstift beim Einfügen in den Aufnahmebereich auf den Endabschnitt des Hebels trifft.
-
Gattungsgemäße Hülsenkontakte sind jeweils aus den japanischen Patentdokumenten
JP 2005-228 555 A und
JP 2009-224 137 A bekannt. In beiden Dokumenten bilden Kontaktschenkel der Hülsenkontakte zugleich einstückig einen Hebel aus.
-
Beim Hülsenkontakt des Dokuments
JP 2005-228 555 A trifft ein eingefügter Steckkontaktstift auf den Endabschnitt des Hebels, wodurch ein mittlerer Abschnitt des Hebels gegen den Steckkontaktstift gepresst wird.
-
Beim Hülsenkontakt des Dokuments
JP 2009-224 137 A trifft ein eingefügter Steckkontaktstift zunächst auf einen mittleren Abschnitt des Hebels, wodurch der Endabschnitt des Hebels an den Steckkontaktstift gepresst wird.
-
Ein Hülsenkontakt mit Kontaktschenkeln, die in das Innere eines Aufnahmebereichs abgewinkelt sind, ist auch aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2010 033 652 A1 bekannt.
-
Steckverbinder, wie sie in modernen Geräten und insbesondere im Automotivbereich, etwa zur Kontaktierung von Steuergeräten oder zum Anschließen von im Armaturenbrett integrierten elektrischen/elektronischen Baugruppen an das Bordnetz eingesetzt werden, weisen aufgrund der zunehmenden Komplexität solcher Baugruppen oftmals eine hohe Polzahl auf. Die zum Verbinden von konventionellen vielpoligen Steckverbinderteilen benötigte Kraft ist nicht unerheblich. Dieses liegt darin begründet, dass zum bestimmungsgemäßen Kontaktieren eine relativ hohe Kontaktkraft von jeweils einem Hülsenkontakt auf den darin eingesetzten Steckkontaktstift ausgeübt werden muss, damit eine sichere Kontaktierung auch bei unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen gewährleistet ist. Diese Kontaktkraft steigt mit der Anzahl der zu verbindenden Kontakte entsprechend an.
-
Um das Verbinden von vielpoligen Steckverbinderteilen zu erleichtern, sind sogenannte Nullkraftsteckverbinder entwickelt worden, die mit nur geringem Kraftaufwand zusammengefügt werden können und die die Kontaktkräfte erst am Ende des Fügeweges aufbauen Ein Hülsenkontakt, der einen Nullkraftsteckverbinder ausbildendet, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 002 145 A1 bekannt. Nach vollständigen Einschieben eines komplementären Steckkontaktstifts in den Hülsenkontakt erfolgt ein Verschieben einer Spannhülse gegen den Grundkörper des Steckverbinderteils, durch den ein Hebel betätigt wird, der die Kontaktkraft erzeugt. Der als Zusatzteil in den Körper des Hülsenkontakts eingebrachte Hebel bildet dabei einen, im physikalischen Sinne, einseitigen Hebel aus.
-
An einem Nullkraftsteckverbinder ist vorteilhaft, dass die Kontaktkrafterzeugung vom eigentlichen Steckvorgang entkoppelt ist. Ein Nullkraftsteckverbinder erfordert aber in jedem Fall ein zusätzliches bewegliches Element, um die Kontaktkraft zu erzeugen, wie im vorgenannten Beispiel eine Spannhülse an jedem Hülsenkontakt. Nullkraftsteckverbinder sind daher üblicherweise komplexer aufgebaut als vergleichbare konventionelle Steckverbinderteile und daher auch kostenaufwendiger in der Herstellung.
-
Besonders aus Kostengründen werden daher weiterhin konventionelle Steckverbinderteile, die nicht als Nullkraftsteckverbinder ausgeführt sind, für viele Anwendungen bevorzugt vorgesehen. Dabei gibt es jedoch, besonders bei vielpoligen Steckverbindern, einen Zielkonflikt hinsichtlich der von den Hülsenkontakten erzeugten Kontaktkraft. Hohe Kontaktkräfte können das Zusammenfügen, besonders bei mehrpoligen Steckverbindern sehr erschweren und damit unkomfortabel machen. Andererseits sind hohe Kontaktkräfte vorteilhaft, um eine gute Qualität der elektrischen Verbindung zu gewährleisten.
-
Bei Hülsenkontakten, die eine oder mehrere nach innen abgewinkelte Kontaktfedern aufweisen ergibt sich als zusätzliches Problem, dass sich hohe Federkräfte gut mit relativ kurzen Kontaktfederarmen aufbauen lassen, wie sie in der 2 skizziert sind. Hierdurch kommt aber beim Einsetzen eines Steckkontaktstifts dieser schon relativ früh in Kontakt mit den Kontaktfedern, so dass deren Federkraft über einen relativ langen Verbindungsweg wirksam wird und dadurch das Zusammenfügen der Steckverbinderteile zusätzlich erschwert.
-
Alternativ können natürlich auch Kontaktfedern mit langen Kontaktfederarmen vorgesehen werden, die weit in das Innere des Hülsenkontakts hineinreichen. Die auf den Steckkontaktstift wirkenden Federkräfte entstehen dann erst relativ spät und sind in diesem Fall im Allgemeinen auch deutlich geringer, was vorteilhaft für den Steckvorgang ist, aber sich nachteilig auf die Qualität und Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung auswirkt.
-
Es stellte sich die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Hülsenkontakt weiter zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hebel ein an den Grundkörper angefügtes Zusatzteil ist.
-
Zur Erzeugung der Kontaktkraft ist auch hier ein zweiseitig wirkender Hebel vorgesehen, der mit dem beziehungsweise einem Kontaktschenkel gekoppelt ist und der am Ende des Steckwegs durch den in den Hülsenkontakt eingefügten Steckkontaktstift betätigt wird. Erreicht wird damit, eine hohe Kontaktkraft, die aber beim Zusammenfügen der Steckverbinderteile nicht über den gesamten Verbindungsweg wirksam ist, sondern erst am Ende des Steckwegs entsteht.
-
Der Hebel ist erfindungsgemäß als ein separates Einzelteil gefertigt, welches an den Grundkörper des Hülsenkontakts angefügt wird.
-
Vorteilhaft an der Ausführung des Hebels als Einzelteil ist, dass der Hebel aus einem anderen Material als der Grundkörper bestehen kann und so beispielsweise aus einem Federstahl hergestellt sein kann. Vorteilhaft ist es auch, den Hebel aus einem Edelstahl zu fertigen, wodurch eine hohe Korrosionsbeständigkeit und damit lang anhaltende gute elektrische Kontakteigenschaften erreichbar sind. In diesem Fall kann auch vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Hebel eine größere Materialstärke als der Grundkörper des Hülsenkontakts aufweist. Der Hebel kann so eine hohe Federkonstante besitzen, durch die schon mit einer kleinen Hebelauslenkung eine relativ hohe Federkraft erzeugt werden kann.
-
Der Hebel kann konstruktiv eine sehr einfache Form, etwa als ein leicht s-förmig gekrümmter Metallstreifen, aufweisen, und dadurch sehr einfach und kostengünstig herstellbar sein.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüche und der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen in jeweils einer Schnittansicht die
- 1 einen erfindungsgemäßen Hülsenkontakt,
- 2 einen Hülsenkontakt nach dem Stand der Technik,
- 3 eine Hebelbefestigung,
- 4 und 5 zwei Phasen des Einsetzen eines Steckkontaktstifts in den Hülsenkontakt nach 1.
-
Zunächst soll die grundsätzliche Form und Funktion eines Hülsenkontakts anhand einer vorbekannten Ausführung erläutert werden. Ein Hülsenkontakt 1 nach dem, beispielsweise durch die
DE 10 2010 033 652 bekannten, Stand der Technik ist in den
2 dargestellt. Der Hülsenkontakt 1 weist einen vorzugsweise einstückig aus Metall geformten Grundkörper 2 auf. Der Grundkörper 2 bildet in Längsrichtung an einem Ende einen Crimpabschnitt 6 aus, mit dem eine hier nicht dargestellte Anschlussleitung mechanisch und elektrisch verbunden werden kann.
-
Der Hülsenkontakt 1 ist Teil eines hier nicht näher beschriebenen ersten Steckverbinderteils, welches insbesondere ein hier nicht dargestelltes Isolierstoffgehäuse aufweist, in dem mindestens einer und vorzugsweise mehrere dieser Hülsenkontakte 1 angeordnet sind. Zur Befestigung des oder der Hülsenkontakte 1 in dem Isolierstoffgehäuse weist jeder Hülsenkontakt 1 eine am Grundkörper 2 angeformte federnde Rastzunge 8 auf.
-
Die dem Crimpabschnitt 6 entgegensetzte Seite des Grundkörpers 2 bildet einen kastenartig geformten Aufnahmebereich 3 zur Aufnahme eines in den Hülsenkontakt 1 einsetzbaren Steckkontaktstifts 9 aus. Der Steckkontaktstift 9 ist Teil eines hier nicht im Detail dargestellten, mit dem ersten Steckverbinderteil verbindbaren zweiten Steckverbinderteils, und kann als Rundstift, Vierkantstift oder auch als Flachkontakt ausgeführt sein.
-
An der Eingangsseite des Aufnahmebereichs 3 sind zwei an den Grundkörper 2 einstückig angeformte federnde Kontaktschenkel 4 erkennbar, die vom Grundkörper 2 um fast 180° abgewinkelt, sich in das Innere des Aufnahmebereichs 3 hinein erstrecken. Die Endabschnitte der Kontaktschenkel 4 weisen jeweils einen Kontaktabschnitt 5 auf, an den ein Kontaktelement, etwa in Form einer kalottenartigen Kontaktkuppe, angeformt ist, das beim Einfügen des Steckkontaktstifts 9 in den Aufnahmebereich 3 federnd an der Außenfläche des Steckkontaktstifts 9 zur Anlage kommt.
-
Die relativ kurz ausgebildeten Kontaktschenkel 4 üben beim Einfügen des Steckkontaktstifts 9 eine relativ hohe Kontaktkraft auf den Steckkontaktstift 9 aus, was grundsätzlich erwünscht ist. Da die Kontaktkraft aber schon sehr früh beim Einfügen des Steckkontaktstifts 9 wirksam wird, erschwert sie das Einschieben des Steckkontaktstifts 9 in den Aufnahmebereich 3 über den größten Teil seines Verbindungswegs. Hierdurch wird das Zusammenfügen besonders von vielpoligen Steckverbinderteilen schwierig und unkomfortabel.
-
Dieses Problem löst der in der 1 dargestellte erfindungsgemäß ausgeführte Hülsenkontakt 10 auf einfache Weise. Im Unterschied zu dem Hülsenkontakt 1 in der 2 weist der in der 1 dargestellte Hülsenkontakt 10 nur einen in den Aufnahmebereich 30 abgewinkelten Kontaktschenkel 40 auf. Dem Kontaktschenkel 40 gegenüber bildet das Innere des Aufnahmebereichs 30 eine im Wesentlichen ebene Kontaktfläche 41 aus, an der eine oder mehrere in Achsrichtung nebeneinander oder hintereinander liegende Kontaktbereiche 51 angeformt sein können, die analog zu einem am Kontaktschenkel 40 angeformten Kontaktabschnitt 50 beispielsweise kalottenförmige Kontaktelemente aufweisen können. Die Kontaktbereiche 51 können an ihrer Oberfläche auch ähnlich wie Vielfingerschleifer von Potentiometern oder Schaltelementen geformt sein. Insbesondere können sie auch in Achsrichtung länglich ausgeführt sein.
-
Darüber hinaus können an der Kontaktfläche 41 Anlaufschrägen 52 angeformt sein, so dass während des Steckvorgangs kein Verhaken des Steckkontaktstifts 9 stattfinden kann.
-
Der die Kontaktfläche 41 bildende Teil des Hülsenkontakts 10 erstreckt sich sich relativ weit parallel zur Grundfläche 21 des Aufnahmebereichs 30 und geht dann in einen gegen die Kontaktfläche 41 rechtwinklig abgewinkelten Abschnitt 42 über. Der kastenförmige Aufnahmebereich 30 ist dadurch, abgesehen von der Einstecköffnung für das Steckkontaktelement 9, vollständig geschlossen ausgeführt und dadurch vorteilhafterweise unterhalb der Primärrastzunge 80 und von der Seite des Crimpabschnitts 60 her gegen Verschmutzungen von aussen, wie etwa Kunststoffabrieb aus einem Steckverbindergehäuse abgedichtet.
-
Unter dem freien Ende des Kontaktschenkels 40 greift der Anfangsabschnitt 71 eines Hebel 70 an. Der Hebel 70 besteht aus einem leicht s-förmig gebogenen Metallstreifen, der mit seinem mittleren Abschnitt 72 an der Grundfläche 21 anliegt und dort einen Drehpunkt 74 ausbildet. Der Drehpunkt 74 kann alternativ auch durch eine der Grundfläche 21 angeformte Erhebung gebildet oder zusätzlich unterstützt sein.
-
Gegen ein Verrutschen kann der Hebel 70 im Bereich seines Drehpunkts 74 durch am Grundkörper 20 formschlüssig gehaltene Laschen 22 gesichert sein, die ausschließlich in der 3 skizzenhaft dargestellt sind. Alternativ kann der Hebel 70 auch mit dem Ende des Kontaktschenkels 40, etwa durch eine Punktschweissung, materialschlüssig verbunden sein.
-
Der freie Endabschnitt 73 des Hebels 70 ist abgerundet geformt und bildet dadurch bei einer Hebelverschwenkung einen Anschlag 75 aus, der den Hebel 70 vor einer Überdehnung beim Anfügen des Steckkontaktstifts 9 schützt.
-
Die Funktion des Hebels 70 beim Einschieben eines Steckkontaktstifts 9 in den Hülsenkontakt 10 wird durch die 4 und 5 verdeutlicht. Am Beginn des Steckvorgangs gleitet der Steckkontaktstift 9 nahezu ohne Krafteinwirkung, relativ geringe Gleitreibungskräfte ausgenommen, in den Aufnahmebereich 30 des Hülsenkontakts 10 hinein, wodurch sich nach ungefähr der Hälfte des Steckweges der in der 4 skizzierte Verbindungszustand ergibt. Die Eingangsöffnung des Aufnahmebereichs 30 sowie der Abstand zwischen dem Kontaktabschnitt 50 des Kontaktschenkels 40 und den Kontaktbereichen 51 der gegenüberliegenden Kontaktfläche 41 ist so weit ausgebildet, dass der Steckkontaktstift 9 bis ungefähr zur Mitte des Aufnahmebereichs 30 ohne Einwirkung einer nennenswerten quer zur Steckrichtung wirkenden Kraft eingeschoben werden kann.
-
Beim weiteren Einschieben trifft der vordere Abschnitt des Steckkontaktstifts 9 schließlich auf den Endabschnitt 73 des Hebels 70. Der Endabschnitt 73 des Hebels 70 wird dadurch heruntergedrückt und innerhalb seines elastischen Bereichs verformt, wobei der Anschlag 75 bei Anlage an der Grundfläche 21 des Hülsenkontakts 10 eine Überdehnung des Hebels 70 verhindert.
-
Hierbei verschwenkt der Hebel 70 um die Anlagestelle 74, die an der Grundfläche 21 als Drehpunkt wirkt, so dass der Anfangsabschnitt 71 des Hebels 70 von unten gegen den Kontaktschenkel 40 drückt und diesen mit einer Federkraft beaufschlagt. Dadurch wird der Kontaktabschnitt 50 des Kontaktschenkels 40 durch den Hebel 70 gegen den eingefügten Steckkontaktstift 9 gepresst.
-
Der sich so ergebende Endzustand des Verbindungsvorgangs ist in der 5 dargestellt. Erkennbar ist, dass der Steckkontaktstift 9 an seiner Unterseite durch den Kontaktabschnitt 50 des Kontaktschenkels 40 und durch den Endabschnitt 73 des Hebels 70 abgestützt wird. Mit seiner Oberseite liegt der Steckkontaktstift 9 an zwei Kontaktbereichen 51 der Kontaktfläche 41 an. Durch die jeweils doppelte Abstützung ist eine sichere mechanische Befestigung des Steckkontaktstifts 9 innerhalb des Hülsenkontakts 10 gewährleistet.
-
Im Vergleich zu den anderen Abstützungsstellen liegt der Endabschnitt 73 des Hebels 70 mit einer verhältnismäßig geringen Anpresskraft an dem Steckkontaktstift 9 an. Auch wenn der Hebel 70 bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, ist die Bedeutung des Hebels 70 hier für eine direkte elektrische Kontaktierung relativ gering. Die wesentliche Funktion des Hebels 70 besteht darin, die auf den Steckkontaktstift 9 wirkende Kontaktkraft des Kontaktschenkels 40 zu erzeugen.
-
Durch die Drehlagerung an der Anlagestelle 74 bildet der Hebel 70 einen im physikalischen Sinne zweiseitigen Hebel aus, bei dem ein langer Hebelarm zwischen dem Endabschnitt 73 des Hebels 70 und der Anlagestelle 74, und ein kurzer Hebelarm zwischen der Anlagestelle 74 und dem Anfangsabschnitt 71 realisiert ist.
-
Wie die 5 zeigt, beträgt die Länge b des langen Hebelarms hier ein mehrfaches der Länge a des kurzen Hebelarms. Daher drückt der Hebel 70 am Ende des Steckvorgangs den Kontaktschenkel 40 mit einem Kraftübersetzungsverhältnis b/a >> 1 gegen den Steckkontaktstift 9. Zugleich werden in den Kontaktbereichen 51 über das Kraftübersetzungsverhältnis b/a die Kontaktnormalkräfte aufgebaut, was zugleich auch die Steck- und Ziehkräfte der hergestellten Steckverbindung festlegen.
-
Der Hebel 70 kann aufgrund der Hebelübersetzung eine große Kontaktkraft auf den Steckkontaktstift 9 erzeugen, was erstens zur Herstellung einer guten elektrischen Verbindung vorteilhaft ist und zweitens auch eine gute mechanische Befestigung des Steckkontaktstifts 9 am Hülsenkontakt 10 bewirkt.
-
Beim erfindungsgemäßen Hülsenkontakt 10, der in den 1, 3, 4 und 5 dargestellt ist, ist ein Hebel 70 vorgesehen, der als ein vom Grundkörper 20 unabhängiges Einzelteil gefertigt ist, wodurch der Hebel 70 vorteilhafterweise zur Kontaktkrafterzeugung optimierte Eigenschaften aufweisen kann. Beispielsweise kann der Hebel 70 eine höhere Materialstärke als der Grundkörper 20 aufweisen und aus einem besonders geeigneten Material bestehen. Insbesondere kann die Hebel 70 aus einem Federstahl gefertigt sein und eine besonders hohe Federkonstante aufweisen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 10
- Hülsenkontakt
- 2, 20
- Grundkörper
- 3, 30
- (kastenartiger) Aufnahmebereich
- 4, 40
- Kontaktschenkel
- 5, 50
- Kontaktabschnitt
- 6, 60
- Crimpabschnitt
- 8, 80
- Rastzunge
- 9
- Steckkontaktstift
- 21
- Grundfläche
- 22
- Lasche(n)
- 41
- Kontaktfläche
- 42
- abgewinkelter Abschnitt
- 51
- Kontaktbereiche
- 52
- Anlaufschrägen
- 70
- Hebel
- 71
- Anfangsabschnitt
- 72
- mittlerer Abschnitt
- 73
- Endabschnitt
- 74
- Anlagestelle (Drehpunkt)
- 75
- Anschlag
- a
- Länge des kurzen Hebelarms
- b
- Länge des langen Hebelarms
