DE102016220379A1

DE102016220379A1 - Steckerpin mit konkaver Ausnehmung in der Kontaktfläche, Stecker und Stecker-Kontaktfeder-System

Info

Publication number: DE102016220379A1
Application number: DE102016220379.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Moelkner; Umut Uzuner; Julian Ruepp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckerpin (115) mit einer Kontaktfläche (120) zum Kontaktieren einer Kontaktfeder (150), wobei die Kontaktfläche (120) in einem Kontaktbereich (140), der zum Kontaktieren der Kontaktfeder (150) vorgesehen ist, eine konkave Vertiefung (130) aufweist, die zur Aufnahme der Kontaktfeder (150) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckerpin mit einer Kontaktfläche zum Kontaktieren einer Kontaktfeder, einen Stecker mit wenigstem einem solchen Steckerpin und ein Stecker-Kontaktfeder-System.
Stand der Technik
Robuste Steckverbinder, z.B. in Fahrzeugen zur Kontaktierung von Sensoren oder Aktoren, können aus einem kabelseitigen Stecker und einer bauteilseitigen Buchse bestehen. In solchen Buchsen können Kontaktfedern vorhanden sein, die von zugehörigen Steckerpins im Stecker kontaktiert werden. Beispielhafte Kontaktfedern haben eine S-Form, um ein Einfedern in Einsteckrichtung zu ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Steckerpin mit einer Kontaktfläche zum Kontaktieren einer Kontaktfeder, ein Stecker mit wenigstem einem solchen Steckerpin und ein Stecker-Kontaktfeder-System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßer Steckerpin weist in einem Kontaktbereich einer zum Kontaktieren einer Kontaktfeder dienenden Kontaktfläche eine der Aufnahme der Kontaktfeder dienende konkave Vertiefung auf. Dadurch wird die Kontaktfeder, insbesondere wenn diese an ihrer Kontaktfläche ebenfalls gebogen ist, z.B. bei einer S-Kontaktfeder, beim Kontaktieren geführt und der elektrische Kontakt wird verbessert. In der Folge können insbesondere kleinere Kontaktfedern eingesetzt werden, was den benötigten Bauraum deutlich reduziert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bauraumoptimierte Kontaktfedern oftmals einen größeren Einfederweg haben.
Durch die Vergrößerung des Einfederwegs kommt es bei Steckerpins ohne Ausnehmung zu einer unerwünschten Verlagerung des obersten Kontaktpunktes der Kontaktfeder auf dem Steckerpin. Diese Verlagerung des obersten Kontaktpunktes führt zu einer geringeren Anpresskraft zwischen Kontaktfeder und Steckerpin, was wiederum zu einer Verringerung der Vibrationsbeständigkeit des Kontaktes zwischen Kontaktfeder und Steckerpin führt.
Weiterhin ist es für eine zuverlässige Kontaktierung zwischen Stecker und Kontaktfeder nützlich, wenn die stets vorhandenen Oxidschichten auf den Kontaktflächen von Steckerpins und Kontaktfedern beim Einstecken mechanisch durchdrungen bzw. durchstoßen werden. Eine derartige Durchdringung bzw. Durchstoßung erfolgt jedoch nur bei einer gewissen Anpresskraft zwischen den Kontaktflächen. Daher kann die Verlagerung des Kontaktpunktes zu einer weniger zuverlässigen Kontaktierung, einem höheren Übergangswiderstand zwischen den Kontaktflächen oder einem gänzlichen Ausbleiben einer leitfähigen Kontaktierung führen.
Die Erfindung ermöglicht nun eine zuverlässige Kontaktierung durch eine geringere Auslenkung und durch eine geringere Verlagerung des Kontaktpunktes der Kontaktfeder beim Einstecken, so dass auch bauraumoptimierte Kontaktfedern einschränkungsfrei werdet werden und die damit einhergehenden Kosten- und Bauraumvorteile realisiert werden können. Die erforderliche Anpresskraft für eine zuverlässige und vibrationsbeständige elektrische Steckverbindung wird sichergestellt.
Ein bevorzugter Steckerpin ist dazu ausgebildet, aus einer Einsteckrichtung von der Kontaktfeder kontaktiert zu werden, wobei die Kontaktfläche sich im Wesentlichen senkrecht zur Einsteckrichtung erstreckt. Damit kann ein guter Kontakt mit ausreichender Anpresskraft erreicht werden.
Vorzugsweise weist der Steckerpin einen ersten, sich im Wesentlichen parallel zu der Einsteckrichtung erstreckenden Abschnitt und einen zweiten, sich senkrecht zu dem ersten Abschnitt erstreckenden Abschnitt, auf dem die Kontaktfläche angeordnet ist, auf. Eine solche quasi L-Form ist sehr einfach und kostengünstig herzustellen, beispielsweise durch ein Stanz-Biege-Verfahren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die konkave Vertiefung in der Kontaktfläche auf einer geometrischen Mittellinie, vorzugsweise zentriert zu der einer geometrischen Mittellinie, und/oder um einen geometrischen Mittelpunkt, vorzugsweise zentriert zu diesem, angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil einer höheren Kontaktsicherheit.
Vorzugsweise ist ein Rand der konkaven Vertiefung kreisrund ausgeführt, wobei ihr Mittelpunkt weiter vorzugsweise an einem nominalen Auftreffpunkt der Kontaktfeder beim Einstecken liegt.
Weiter vorzugsweise ist die konkave Vertiefung als Sphäre (kugelförmige Vertiefung mit einem auf die Fläche bezogenen sehr großen Radius) ausgeführt, um nur einen möglichst kleinen Kontakt zwischen der Kontaktfeder und der Vertiefung zu gewährleisten. Idealerweise wird dabei ein Punktkontakt hergestellt (hohe Kontaktpressung zum durchstoßen der Oxidschichten).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens eine Ecke oder eine Kante der Kontaktfläche abgeschrägt. Dies bietet Platzvorteile, insbesondere wenn mehrere Steckerpins in einem Stecker angeordnet sind. Auch kann das Anschrägen einer Ecke der Kontaktfläche mit einem Anschrägen des Steckers an der entsprechenden Ecke einhergehen, um auf diese Weise z.B. eine bestimmte Einsteckorientierung vorzugeben.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt in einer Schnittansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stecker-Kontaktfeder-Systems.
2 zeigt eine bevorzugte Anordnung von erfindungsgemäßen Steckerpins für einen bevorzugten Stecker.
3 zeigt unterschiedliche Kontaktfedern zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Stecker-Kontaktfeder-System in perspektivischer Ansicht.
4 zeigt die unterschiedlichen Kontaktfedern aus 3 in einer Seitenansicht.
5 und 6 zeigen das Zusammenwirken der unterschiedlichen Kontaktfedern aus 3 mit einem Stecker ohne erfindungsgemäßen Steckerpin.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist in einer Schnittansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stecker-Kontaktfeder-Systems 100 dargestellt. In einem Stecker 110 ist ein Steckerpin 115 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erkennbar.
Der Steckerpin 115 weist einer Kontaktfläche 120 zum Kontaktieren einer Kontaktfeder 150 auf, wobei die Kontaktfläche 120 in einem Kontaktbereich 140, der zum Kontaktieren der Kontaktfeder 150 vorgesehen ist, eine konkave Vertiefung 130 aufweist, die zur Aufnahme der Kontaktfeder 150 vorgesehen ist.
Der Steckerpin 115 ist dazu ausgebildet, aus einer Einsteckrichtung 116 von der Kontaktfeder 150 kontaktiert zu werden.
Der Steckerpin 115 weist einen ersten, sich im Wesentlichen parallel zu der Einsteckrichtung 116 erstreckenden Abschnitt 115a und einen zweiten, sich senkrecht zu dem ersten Abschnitt erstreckenden Abschnitt 115b, auf dem die Kontaktfläche 120 angeordnet ist, auf. Somit erstrecken sich der zweite Abschnitt 115b und mit ihm die Kontaktfläche 120 im Wesentlichen senkrecht zur Einsteckrichtung 116.
Die Kontaktfeder 150 ist sowohl im entspannten Zustand (gestrichelt) als auch im eingefederten Zustand (durchgezogen) dargestellt. Die Kontaktfeder 150 ist S-förmig mit einem oberen und einem unteren Bogen ausgebildet, und mit dem unteren Bogen 170 mittels eines Lötpads 180 auf einer Leiterplatte 200 mit einer Leiterbahn 190 aufgelötet. Ein Kontaktpunkt, an dem der Steckerpin 115 die Kontaktfeder 150 beim Einstecken berührt, ist mit 140 bezeichnet. Die konkave Vertiefung bzw. ihr Rand ist hier kreisrund ausgeführt, wobei der Mittelpunkt am nominalen Auftreffpunkt der Kontaktfeder beim Einstecken. Es ist erkennbar, dass aufgrund dieser Ausgestaltung keine signifikante seitliche Verlagerung des Kontaktpunktes während des Einsteckens stattfindet, dieser somit im Wesentlichen am Mittelpunkt der konkaven Vertiefung verbleibt.
Weiter ist die konkave hier Vertiefung als Sphäre, d.h. als kugelförmige Vertiefung mit einem auf die Fläche bezogenen sehr großen Radius ausgeführt, um weiterhin nur einen möglichst kleinen Kontakt zwischen dem oberen Bogen und der Vertiefung zu gewährleisten. Idealerweise wird dabei ein Punktkontakt hergestellt (hohe Kontaktpressung zum Durchstoßen der Oxidschichten).
In 2 ist eine bevorzugte Anordnung von erfindungsgemäßen Steckerpins 115 für einen bevorzugten Stecker 110 dargestellt. Die Steckerpins unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihre Form und Anordnung der konkaven Vertiefung 130, 135.
Bei dem mittleren Steckerpin ist die konkave Vertiefung 135 auf einer geometrischen Mittellinie 136 der Kontaktfläche 120 angeordnet, dabei im Wesentlichen zentriert bzw. symmetrisch zu dieser Mittellinie. Jedoch ist die konkave Vertiefung 135 hier nicht um einen geometrischen Mittelpunkt der Kontaktfläche 120 platziert.
Bei den beiden randständigen Steckerpins ist die jeweilige konkave Vertiefung 130 sowohl auf einer geometrischen Mittellinie der Kontaktfläche 120, und dabei im Wesentlichen zentriert bzw. symmetrisch zu dieser Mittellinie, als auch um einen geometrischen Mittelpunkt 131 der Kontaktfläche 120, hier auch zentriert zu diesem, platziert. Weiterhin ist bei diesen Steckerpins jeweils die äußere (bezüglich des Steckers) Ecke 125, 126 der Kontaktfläche 120 abgeschrägt.
In den 3 und 4 sind bevorzugte unterschiedliche Kontaktfedern 150, 151 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Stecker-Kontaktfeder-System in verschiedenen Ansichten dargestellt. Eine bauraumoptimierte Version mit einem kleineren Lötsockel 170 ist mit 150 bezeichnet, während eine herkömmliche Version mit einem größeren Lötsockel 171 mit 151 bezeichnet ist.
Da der Flächenbedarf des Lötsockels 171 auf der Leiterplatte bzw. in der Baugruppe erheblich ist, bietet die kompaktere Ausführung wesentliche Bauraum- und Kostenvorteile.
Für beide Kontaktfedern 150, 151 findet beim Zusammenwirken mit einem erfindungsgemäßen Steckerpin mit konkaver Vertiefung keine signifikante seitliche Verlagerung des Kontaktpunktes während des Einsteckens statt (vgl. 1). Insbesondere können somit die bauraumoptimierten Kontaktfedern vorteilhaft in erfindungsgemäßen Stecker-Kontaktfeder-Systemen verwendet werden.
Die 5 und 6 zeigen das Zusammenwirken der unterschiedlichen Kontaktfedern 150, 151 aus 3 mit einem Stecker 210 ohne erfindungsgemäßen Steckerpin. Der Steckerpin 215 des Steckers 210 weist insbesondere keine konkave Vertiefung in seiner Kontaktfläche 220 auf. Es ist erkennbar, dass dann eine ausgeprägte Verlagerung des Kontaktpunktes von 141 nach 142 auf der Kontaktfläche 120 während des Einsteckens stattfindet. Insbesondere die bauraumoptimierte Version 151 zeigt ohne erfindungsgemäßen Steckerpin eine so große Verschiebung des Kontaktpunkts, dass im eingesteckten Zustand ein sicherer elektrischer Kontakt mit ausreichender Anpresskraft nicht mehr sichergestellt ist. Hier entfaltet der erfindungsgemäße Steckerpin besondere Vorteile, da die Verschiebung des Kontaktpunkts deutlich reduziert oder ganz verhindert wird.

Claims

Steckerpin (115) mit einer Kontaktfläche (120) zum Kontaktieren einer Kontaktfeder (150, 151), wobei die Kontaktfläche (120) in einem Kontaktbereich (140), der zum Kontaktieren der Kontaktfeder (150, 151) vorgesehen ist, eine konkave Vertiefung (130, 135) aufweist, die zur Aufnahme der Kontaktfeder (150, 151) vorgesehen ist.
Steckerpin (115) nach Anspruch 1, wobei ein Rand der konkaven Vertiefung (130, 135) kreisrund ausgebildet ist.
Steckerpin (115) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die konkave Vertiefung (130, 135) als Sphäre ausgebildet ist.
Steckerpin (115) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der dazu ausgebildet ist, aus einer Einsteckrichtung (116) von der Kontaktfeder (150, 151) kontaktiert zu werden, wobei die Kontaktfläche (120) sich im Wesentlichen senkrecht zur Einsteckrichtung (116) erstreckt.
Steckerpin (115) nach Anspruch 4, der einen ersten, sich im Wesentlichen parallel zu der Einsteckrichtung (116) erstreckenden Abschnitt (115a) und einen zweiten, sich senkrecht zu dem ersten Abschnitt erstreckenden Abschnitt (115b), auf dem die Kontaktfläche (120) angeordnet ist, aufweist.
Steckerpin (115) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die konkave Vertiefung (135) auf einer geometrischen Mittellinie (136) der Kontaktfläche (120) angeordnet ist.
Steckerpin (115) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die konkave Vertiefung (130) um einen geometrischen Mittelpunkt (131) der Kontaktfläche (120) angeordnet ist.
Steckerpin (115) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine Ecke (125, 126) der Kontaktfläche (120) abgeschrägt und/oder eine Kante der Kontaktfläche (120) angefast ist.
Stecker mit wenigstens einem Steckerpin (115) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Stecker nach Anspruch 9, wobei wenigstens eine Ecke des Steckers abgeschrägt und/oder eine Kante des Steckers angefast ist.
Stecker-Kontaktfeder-System aufweisend einen Stecker nach einem der Ansprüche 9 oder 10 und wenigstens eine Kontaktfeder (150, 151) zum Kontaktieren des Steckers.
Stecker-Kontaktfeder-System nach Anspruch 11, wobei die wenigstens eine Kontaktfeder (150, 151) S-förmig ausgestaltet ist.
Stecker-Kontaktfeder-System nach Anspruch 11 oder 12 in Rückbezug zumindest auf Anspruch 2, wobei ein Mittelpunkt des kreisrunden Rands der konkaven Vertiefung (130, 135) an einem nominalen Auftreffpunkt der Kontaktfeder (150, 151) beim Einstecken liegt.