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Die Erfindung betrifft ein Lamellenkontaktelement für ein elektrisches Steckverbinderteil, welches einstückig aus einem Metallblech entformt ist, das zu einem Lamellenkorb geformt ist, wobei an den Stirnseiten des Lamellenkorbs zwei zueinander parallele Trägerstreifen ausgebildet sind, die über mehrere parallel zur Längsachse des Lamellenkorbs verlaufende Verbindungsstege miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsstege jeweils durch zwei Torsionsstäbe ausgebildet sind, die mit jeweils einem der Trägerstreifen und mit einer gemeinsamen Kontaktlamelle verbunden sind, wobei die Kontaktlamellen nach innen und außen aus der Mantelfläche des Lamellenkorbs hervorstehen.
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Ein solches Lamellenkontaktelement wird vorzugsweise zur Herstellung einer guten elektrischen Verbindung zwischen Steckverbinderteilen vorgesehen. Dazu ist das Lamellenkontaktelement in ein buchsenartiges Steckverbinderteil eingesetzt. Nach dem Einfügen eines zugehörigen Stiftes in das buchsenartige Steckverbinderteil kommen die Kontaktlamellen unter Vorspannung an der Außenfläche des Stiftes zur Anlage.
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Die Kontaktlamellen dienen so zur elektrischen Kontaktierung des Stiftes und damit zur Stromübertragung, während die Torsionsstäbe die Kontaktlamellen mechanisch vorspannen und dadurch jeweils eine Kontaktnormalkraft erzeugen.
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Das Lamellenkontaktelement soll speziell folgende Aufgaben möglichst gut erfüllen:
- • Sicherstellung des elektrischen Kontakts mit einem geringen elektrischen Widerstand
- • Realisierung einer definierten Kontaktnormalkraft
- • Ausgleichen von Bauteiltoleranzen
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Beim Einführen eines Stiftes in ein Lamellenkontaktelement werden die inneren Enden der Kontaktlamellen radial nach außen bewegt. Durch die Verdrehung der Kontaktlamellen werden die damit verbunden Torsionsstäbe tordiert, wobei durch die eingebrachten Torsionsspannungen jeweils eine rücktreibende Kraft auf die Kontaktlamelle entsteht.
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Bei der Dimensionierung der Torsionsstäbe ergeben sich mehrere Zielkonflikte. Zum einen sollten die Torsionsstäbe möglichst kurz sein um eine kompakte Bauform des Lamellenkontaktelements zu ermöglichen. Auf der anderen Seite steigen mit abnehmender Länge der Torsionsstäbe die Kontaktnormalkräfte und die Bauteilbelastungen an. Ein weiterer Zielkonflikt ergibt sich dadurch, dass eine hohe Materialstärke des Lamellenkontaktelements erwünschterweise den elektrischen Widerstand verringert, andererseits jedoch zu hohen Bauteilbelastungen und hohen Kontaktnormalkräften führt.
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Bei der Entwicklung eines Hochstromkontaktsystems stellte sich die Aufgabe, ein Lamellenkontaktelement zu schaffen, welches an den Kontaktlamellen jeweils eine definierte Kontaktnormalkraft realisiert und gleichzeitig eine hohe Toleranz bezüglich Maßänderungen aufgrund von Bauteiltoleranzen gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in die Torsionsstäbe entlang ihrer Längsrichtung jeweils ein trennender Einschnitt eingebracht ist.
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Die Erfindung sieht somit vor, die einzelnen Torsionsstäbe des Lamellenkontaktelements nicht massiv, sondern mit einem Schlitz auszuführen. Hierdurch werden die Torsionsstäbe, entweder auf ihrer gesamten Länge oder entlang eines Teilabschnitts ihrer Längserstreckung, jeweils in zwei durch einen Schlitz getrennte Abschnitte unterteilt. Durch den Schlitz findet bei einer Kontaktierung durch einen Stift neben der Torsion auch noch eine Verdrillung der Abschnitte der Torsionsstäbe statt. Dadurch werden die resultierenden Kräfte und die Bauteilbelastungen gesenkt.
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Im Vergleich zu einer massiven Ausführung der Torsionsstäbe können bei der vorgeschlagenen geschlitzten Ausführung zur Erzielung vergleichbar großer Kontaktnormalkräfte und Bauteilbelastungen, die Längsabmessungen der Torsionsstäbe, und daraus resultierend die Längsabmessungen des gesamten Lamellenkontaktelements, geringer und die Materialstärken der Torsionsstäbe höher dimensioniert werden. Eine Erhöhung der Materialstärke bewirkt neben einer Verringerung des elektrischen Widerstands auch eine Reduzierung der Stromdichte und der Stromerwärmung. So lässt eine höhere Materialstärke eine höhere Strombelastbarkeit des Lamellenkontaktelements und damit auch der damit ausgestatteten Steckverbinderanordnung zu.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert. Des Weiteren ist zum Vergleich ein Lamellenkontaktelement nach dem Stand der Technik dargestellt. Es zeigen
- 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgeführtes Lamellenkontaktelement,
- 2 einen Verbindungsteg des Lamellenkontaktelements,
- 3 eine Draufsicht auf ein Lamellenkontaktelement nach dem Stand der Technik,
- 4 einen Verbindungsteg bei dem Lamellenkontaktelement nach dem Stand der Technik,
- 5 eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Lamellenkontaktelement.
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Die 3 zeigt eine Draufsicht auf ein Lamellenkontaktelement nach dem Stand der Technik. Das nur ausschnittsweise dargestellte Lamellenkontaktelement ist einstückig aus einem ursprünglich ebenen Blechstreifen geformt, aus dem mit einem Stanzwerkzeug in vorzugsweise einem einzigen Stanzvorgang eine Vielzahl von Ausnehmungen ausgestanzt wurden. Danach wurde der Blechstreifen entlang seiner Längserstreckung rundgebogen, wodurch das Lamellenkontaktelement die dargestellte Form eines annähernd hohlzylinderförmigen Lamellenkorbs 20' erhielt.
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Der Lamellenkorb 20' wird an seinen beiden Stirnseiten durch kreisförmig umlaufende Metallstreifen begrenzt, die nachfolgend als Trägerstreifen 30’, 32’ bezeichnet werden. Die beiden zueinander parallel verlaufenden Trägerstreifen 30’, 32’ sind über eine Vielzahl von zueinander parallelen Verbindungsstegen 40' miteinander verbunden, die alle parallel zur Längsachse und entlang der Mantelfläche des Lamellenkorbs 20' verlaufen.
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Jeder der einstückig mit dem Lamellenkorb 20' ausgeführten Verbindungsstege 40' besteht funktionell aus zwei Torsionsstäben 50', 52', die an jeweils einem der Trägerstreifen 30`, 32' angeformt sind und die über jeweils eine Kontaktlamelle 60` miteinander verbunden sind.
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Die 4 zeigt zur Verdeutlichung einen einzelnen Verbindungsteg 40`, der zwischen ausschnittsweise dargestellten Trägerstreifen 30`, 32' angeordnet ist. Der Verbindungssteg 40' besteht aus den beiden an den Trägerstreifen 30`, 32' angeformten Torsionsstegen 50', 52', welche in der Mitte einstückig die Kontaktlamelle 60' ausbilden.
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Die Kontaktlamelle 60' ist durch mehrere verbreiterte Kontaktabschnitte 61', 62', 63' des Verbindungssteges 40' ausgebildet, die seitlich vom Verbindungssteg 40' abstehen. Da die Torsionsstäbe 50, 52 bereits bei der Entformung des Lamellenkorbs 20` tordiert werden stehen die Kontaktabschnitte 61', 62`, 63` der Kontaktlamellen 60' beidseitig, das heißt nach innen und nach außen aus der Ebene der Mantelfläche des Lamellenkorbs 20' hervor. Die nach außen hervorstehenden Kontaktabschnitte 61', 62' können so beispielsweise die Innenwandungen eines nicht dargestellten buchsenartigen Steckverbinderteils kontaktieren, während der in das Innere des Lamellenkorbs 20' abstehende Kontaktabschnitt 63` mechanischen und elektrischen Kontakt zu einem in das buchsenartigen Steckverbinderteil einfügbaren Stiftes herstellen kann.
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Die in den 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Ausführung eines Lamellenkontaktelements weist einen weitgehend gleichen Aufbau zu dem anhand der 3 und 4 erläuterten Lamellenkontaktelement nach dem Stand der Technik auf. Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines Lamellenkontaktelements mit abweichender äußerer Formgebung aber vergleichbarer Funktionsweise ist der 5 dargestellt.
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Hinsichtlich der übereinstimmenden Merkmale erübrigt sich eine Wiederholung der schon gegebenen Erläuterungen. Wesentliche Unterschiede zur Ausführung nach dem Stand der Technik bestehen hinsichtlich der Ausführung der Verbindungsstege 40 bzw. 40' und speziell der Torsionsstege 50, 52 bzw. 50' 52'.
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Die 2 zeigt wiederum einen einzelnen Verbindungssteg 40, diesmal bei einem erfindungsgemäß ausgeführten Lamellenkontaktelement. Der Vergleich der 2 und 4 verdeutlicht, dass bei dem Verbindungssteg 40 die Torsionsstäbe 50, 52 mit jeweils einem in Längsrichtung eingebrachten Einschnitt 70, 72 versehen sind, die die Torsionsstäbe 50, 52 in jeweils zwei Abschnitte 80, 81 bzw. 82, 83 unterteilen.
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Die Einschnitte 70, 72 können sich dabei, wie in der 2 dargestellt, jeweils über die gesamte Länge der Torsionsstäbe 50, 52, also jeweils von einem der Trägerstreifen 30, 32 bis hin zur Kontaktlamelle 60 erstrecken, oder alternativ auch - hier nicht dargestellt - nur über jeweils ein Teilstück der Längserstreckung der Torsionsstäbe 50, 52. Die eingebrachten Einschnitte bewirken in jedem Fall, dass die durch die Einschnitte 70, 72 getrennten Abschnitte 80, 81; 82, 83 der Torsionsstäbe 50, 52 sich zusätzlich zu einer Torsion auch noch gegeneinander verdrillen können.
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Die aufzubringenden Kräfte bzw. Drehmomente sind dabei aber wesentlich geringer als bei nicht eingeschnittenen Torsionsstäben vergleichbaren Querschnitts. Hierdurch wird es insbesondere möglich einen relativ massiv ausgeführten Lamellenkorb 20 zu schaffen, ohne dass dessen Kontaktkräfte übermäßig groß werden.
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Die 5 zeigt eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäß ausgeführten Lamellenkontaktelements. Dieses Lamellenkontaktelement ist für ein Steckverbinderteil vorgesehen, das durch einen Flachstecker mit einem rechteckförmigen Querschnitt kontaktiert werden kann.
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Es unterscheidet sich von dem in der 1 dargestellten Lamellenkontaktelement lediglich darin, dass der Lamellenkorb 20" einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Die Kontaktlamellen und Torsionsstege sind hier auf gleiche Weise ausgeführt wie bei dem in der 1 dargestellten Lamellenkontaktelement. Lediglich in den Übergangsbereichen zischen Haupt- und Seitenflächen des Lamellenkorbs 20" sind größere Abstände zwischen den zueinander parallel angeordneten Verbindungsstegen vorgesehen.
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Durch die Kontaktlamellen können sowohl die beiden Hauptflächen wie auch die beiden Schmalseiten eines hier nicht dargestellten Flachsteckers auf vorteilhafte Weise kontaktiert werden.
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Bezugszeichen
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- 20, 20', 20"
- Lamellenkorb
- 30, 32, 30', 32'
- Trägerstreifen
- 40, 40'
- Verbindungsstege
- 50, 52, 50', 52'
- Torsionsstäbe
- 60, 60'
- Kontaktlamelle
- 61’, 62’, 63’
- Kontaktabschnitte
- 70, 72
- Einschnitt
- 80, 81, 82, 83
- parallele Abschnitte
