DE102018009921A1

DE102018009921A1 - Flachsteckverbinderanordnung und Flachkontakt für die Flachsteckverbinderanordnung

Info

Publication number: DE102018009921A1
Application number: DE102018009921.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Röhr; Till Ringel; Philip Babczynski
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-06-18
Also published as: CN113196579B; US11728587B2; US20210273365A1; EP3900119A1; WO2020126859A1; CN113196579A

Abstract

Beschrieben wird eine Flachsteckverbinderanordnung mit einem Flachkontakt, der einen Messerkontaktabschnitt aufweist, mit einem Gegensteckverbinder, der ein zur Aufnahme des Messerkontaktabschnitts geeignetes Kontaktfederpaar aufweist, und mit Federarmen zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Messerkontaktabschnitt und dem Kontaktfederpaar, wobei die Federarme einstückig an die langen Schmalseiten des Flachkontakts angeformt sind, und wobei als Rasthaken ausgebildete Endabschnitte der Federarme in einer Kontaktkammer verschiebbar gelagert sind. Außerdem wird ein für diese Flachsteckverbinderanordnung vorteilhaft ausgebildeter Flachkontakt vorgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachsteckverbinderanordnung mit einem Flachkontakt, der einen Messerkontaktabschnitt aufweist, mit einem Gegensteckverbinder, der ein zur Aufnahme des Messerkontaktabschnitts geeignetes Kontaktfederpaar aufweist, und mit Federarmen zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Messerkontaktabschnitt und dem Kontaktfederpaar. Die Erfindung betrifft zudem einen Flachkontakt für diese Flachsteckverbinderanordnung.
Viele elektrische Steckverbinder, die unter anderem als Flachkontakt ausgebildet sein können, werden unter schwierigen Umweltbedingungen eingesetzt. Werden Steckverbinder etwa in Kraftfahrzeugen verwendet, so sind sie häufig neben wechselnden Temperaturen auch aggressiven Gasen und Dämpfen, sowie auch Vibrationsbelastungen ausgesetzt.
Durch Vibrationen einerseits, sowie auch aufgrund von thermischen Längenausdehnungen aufgrund wechselnder Temperaturen andererseits ergeben sich Relativbewegungen zwischen miteinander verbundenen Kontakten. Bekannt ist das Phänomen der Reibkorrosion. Durch Relativbewegungen, die die Kontakte von miteinander verbundenen Steckverbinderteilen gegeneinander ausführen, werden die Kontaktoberflächen mechanisch und, unter entsprechenden Umweltbedingungen, auch chemisch belastet und angegriffen. Dadurch verschlechtern sich die elektrischen Eigenschaften der Kontakte, oftmals bis hin zum Funktionsausfall.
Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 299 06 652 U1 ist eine Steckverbinderanordnung bekannt, bestehend aus einem Flachkontakt in Form eines Messerkontakts und einem buchsenartigen Federarmkontaktelement. An die den Flachkontakt kontaktierenden Federkontaktarmen des Federarmkontaktelements sind Federschenkel einer mechanisch steifen Überfeder gekoppelt, die den Flachkontakt zusätzlich klemmend halten, und die dadurch durch externe Vibrationen verursachte Relativbewegungen zwischen dem Flachkontakt und den Federkontaktarmen des Federarmkontaktelements unterbinden sollen.
Die hier buchsenseitig vorgesehenen Maßnahmen zur Verhinderung von Relativbewegungen zwischen den Kontaktelementen, und damit von Reibkorrosion, erfordern durch die vorgesehene Überfeder einen zumindest zweiteiligen Aufbau des Federarmkontaktelements und damit einen relativ hohen Kosten- und Montageaufbau.
Es stellte sich die Aufgabe, eine besonders einfache und kostengünstige Flachsteckverbinderanordnung zu schaffen, die nur wenig anfällig für Reibkorrosion ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Federarme einstückig an die langen Schmalseiten des Flachkontakts angeformt sind, und dass als Rasthaken ausgebildete Endabschnitte der Federarme in einer Kontaktkammer verschiebbar gelagert sind.
Die Erfindung beinhaltet zugleich einen besonders vorteilhaft ausgestalteten Flachkontakt.
Der für die erfindungsgemäße Flachsteckverbinderanordnung vorgesehene Flachkontakt weist ein paar angeformte Federarme auf, welche sowohl in Längsrichtung als auch in den beiden Querrichtungen auf den Flachkontakt einwirkenden Vibrationen ausgleichen können.
Die Federarme lassen Bewegungen in Längsrichtung zu um Relativbewegungen in dieser Richtung auszugleichen. Zudem lassen sie eine Taumelbewegung zu, die dazu geeignet sind, die Lötstellen des Gegenkontaktes zu entlasten.
Der Flachkontakt erfüllt auf vorteilhafte Weise zugleich die folgenden Anforderungen:

• gute Leitung von elektrischem Strom,
• Ausgleich von Längenausdehnungen und Vibrationen des Gesamtsystems, damit diese nicht die Kontaktstelle verschieben und damit zu einer Schädigung der Kontaktstelle durch Reibkorrosion führen,
• Minimierung von Kräften, die dauerhaft auf Lötstellen (die in THT- oder SMD-Technik ausgeführt sein können) des Kontaktpartners des Flachkontakts anstehen und diese Lötverbindungen über die Zeit beanspruchen und schädigen können,
• Ausgleich von Toleranzen des Gesamtsystems, damit diese keine Kraftwirkung auf den Kontaktpartner des Flachkontakts und dessen Lötstellen erzeugen,
• Positionierung des Flachkontaktes zum Kontaktpartner beim Steckvorgang,
• einfache Montage des Flachkontakts.

Die Montage des Flachkontakts erfolgt durch Einsetzen in eine Kontaktkammer, welche insbesondere Teil eines Steckverbindergehäuses oder eines Gerätegehäuses sein kann. Die Endabschnitte der Federarme, die als Rasthaken ausgebildet sind, verrasten mit Rastausnehmungen, die in die Kontaktkammer eingeformt sind. Vorzugsweise steht der Flachkontakt nur über diese Rasthaken mit der Kontaktkammer in mechanischer Verbindung.
Der Flachkontakt befindet sich in montierten Zustand in einer Mittelstellung innerhalb der Kontaktkammer. Dies ermöglicht eine Bewegung und dadurch eine Positionierung des Flachkontakts relativ zur Kontaktkammer, sowie auch zum Kontaktpartner des Flachkontakts. Der Kontaktpartner des Flachkontakts kann insbesondere als ein Gabelkontakt ausgeführt sein. Toleranzen und Kräfte baut der Flachkontakt durch die Torsion und Verbiegung der Federarme innerhalb der Kontaktkammer ab.
Der Flachkontakt ist somit nach der Montage in der Kontaktkammer beweglich gelagert. Falls eine Vibrationsquelle auf die Kontaktkammer einwirkt bewirken die mechanische Trägheit des Flachkontakts und die Federwirkung der Federarme eine nur gedämpfte Übertragung von Vibrationen von der Kontaktkammer auf das Messerkontaktelement des Flachkontakts. Damit kommt es auch unter mechanischen Vibrationsbelastungen zu keinen bedeutsamen Verschiebungen der Kontaktelemente gegeneinander, die eine Schädigung der Kontaktstelle bewirken könnten.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Rastausnehmungen entlang der Längsrichtung der Kontaktkammer größer ausgebildet sind als die Rasthaken und damit Freiräume ausbilden, in der die Rasthaken in der Längsrichtung der Kontaktkammer beweglich angeordnet sind.
Vorteilhaft ist, dass der Messerkontaktabschnitt sich in einer Sollstellung befindet und durch die Einführschrägen des Gegenkontaktes unter geringer Gegenkraft ausgelenkt werden kann. Spannungen in den Lötstellen werden durch Toleranzen des Aufbaus, Flachkontakt und Gegenkontakt verursacht.
Nachfolgend soll eine erfindungsgemäß ausgebildete Flachsteckverbinderanordnung und ein vorteilhaft ausgeführter Flachkontakt einer solchen Flachsteckverbinderanordnung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen die

1 eine Draufsicht auf einen Flachkontakt,
2 eine Seitenansicht des Flachkontakts,
3 ein Flachsteckverbinder mit diesem Flachkontakt,
4 eine Schnittansicht des Flachsteckverbinders,
5 eine Flachsteckverbinderanordnung,
6 eine Schnittansicht der Flachsteckverbinderanordnung.

Die 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Flachkontakt 10. Die 2 verdeutlicht durch eine Seitenansicht, dass der Flachkontakt 10 im Ganzen einen ebenen Aufbau aufweist. Daher kann er in einem Arbeitsgang einfach einem ebenen Blechstück ausgestanzt werden, ohne dass etwa Biegevorgänge als weitere Arbeitsschritte erforderlich wären. Der Flachkontakt 10 kann dadurch äußerst kostengünstig hergestellt werden.
Der einstückige Flachkontakt 10 weist einen zentralen flachen Metallstreifen 16 auf, der an einem Endabschnitt einen Messerkontakt 11 und an seinem anderen Endabschnitt einen Leitungskontaktierungsabschnitt 17 ausbildet.
Der Leitungskontaktierungsabschnitt 17 kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein und insbesondere einen Crimp-, Löt-, Schweiß- oder einen weiteren Messerkontaktabschnitt ausbilden.
An die beiden langen Schmalseiten 19 des Metallstreifens 16 ist jeweils ein Federarm 12, 13 angeformt. Die Anformungsstellen 46, 47 sind dabei, bezogen auf die Längsrichtung des Metallstreifens 16, vorzugsweise auf gleicher Höhe angeordnet. Vorzugsweise sind die beiden Federarme 12, 13 spiegelsymmetrisch zur Längsachse des Metallstreifens 16 ausgebildet und angeordnet.
Die Endabschnitte der Federarme 12, 13 weisen jeweils einen einstückig angeformten Rasthaken 14, 15 auf. Zwischen den Anformungsstellen 46, 47 und den Rasthaken 14, 15 ist jeder Federarm 12, 13 mehrfach abgerundet, so dass sich seine Erstreckungsrichtung mehrfach ändert. Dabei bildet jeder Federarm 12, 13 aufeinanderfolgend mindestens zwei kehrenartige Kurven 40, 41, 42, 43 aus.
Durch diese mehrfachen kehrenartigen Kurven 40, 41, 42, 43 erstrecken sich die Federarme 12, 13 insgesamt hauptsächlich parallel zur Längsachse des Metallstreifens 16 des Kontaktelements 1.
Zur Herstellung eines Flachsteckverbinders 1 wird der Flachkontakt 10 in eine Kontaktkammer 30 eingesetzt, wodurch der in der 3, und deutlicher in der Schnittansicht der 4 dargestellte Montagezustand hergestellt ist. Bei diesem Montageschritt kann der Flachkontakt 10 bereits eine elektrisch und mechanisch angebundene Anschlussleitung 50 aufweisen.
Die Kontaktkammer 30 dient zur Halterung des Flachkontakts 10 und kann insbesondere ein Teil eines hier nicht näher dargestellten Steckverbindergehäuses oder eines Gerätegehäuses sein.
Die 4 verdeutlicht, dass die Rasthaken 14, 15 der Federarme 12, 13 in Rastausnehmungen 34, 35 der Kontaktkammer 30 eingesetzt sind. Die Kontaktkammer 30 ist so ausgeführt, dass der zentrale Metallstreifen 16 des Flachkontakts 10 die Innenwände der Kontaktkammer 30 nicht berührt und somit gegen die Kraft der Federarme 12, 13 in mehrere Richtungen verschieb- und verkippbar ist. Hierdurch werden auf die Kontaktkammer 30 einwirkende Einwirkungen von den Federarmen 12, 13 abgeschwächt, so dass etwas äußere Vibrationen sich nicht mehr oder zumindest nur deutlich vermindert auf den Messerkontaktabschnitt 11 des Flachkontakts 10 übertragen.
Die Rasthaken 14, 15 der Federarme 12, 13 sind in Rastausnehmungen 34, 35 eingesetzt, welche in der Längsrichtung der Federarme 12, 13 etwas größer ausgebildet sind als die Rasthaken 14, 15, so dass in den Rastausnehmungen 34, 35 nach dem Einsetzen der Rasthaken 14, 15 noch jeweils ein Freiraum 36, 37 verbleibt, in dem sich die Rasthaken entlang der durch ein Koordinatendreibein verdeutlichten z-Richtung bewegen können. Dieses ist vorteilhaft, da die Federarme 12, 13 in der z-Richtung starrer ausgebildet sind als in der x- und der y-Richtung. In der x- und der y-Richtung können daher die Federarme 12, 13 Bewegungen des Metallstreifens 16 relativ zur Kontaktkammer 30 recht gut federnd ausgleichen.
In der Flachsteckverbinderanordnung 100 ist der Flachsteckverbinder 1 mit einem Gegensteckverbinder 20 verbunden, der in den 5 und 6 als ein Gabelfederkontakt dargestellt ist. Der Messerkontaktabschnitt 11 des Flachkontakts 10 wird hier von zwei Kontaktfederpaaren 22 des Gabelfederkontakts 20 klemmend gehalten.
Durch die über die Federarme 12, 13 bewirkte Entkopplung übertragen sich auf die Kontaktkammer 30 einwirkende Belastungen nicht oder zumindest in deutlich vermindertem Maße auf die Verbindung zwischen dem Flachkontakt 10 und dem Gabelkontakt 20 und vermindern so die Gefahr des Auftretens von Reibkorrosion an dem Messerkontaktabschnitt 11, den Kontaktfederpaaren 22 sowie an den Lötstiften 24 des Gabelkontaktes 20.
Bezugszeichenliste

1: Flachsteckverbinder
10: Flachkontakt
11: Messerkontaktabschnitt, Messerkontakt
12, 13: Federarme
14, 15: Rasthaken
16: Metallstreifen
17: Leitungskontaktierungsabschnitt
19: Schmalseiten
20: Gegensteckverbinder, Gabelfederkontakt
22: Kontaktfederpaar
24: Lötstifte
30: Kontaktkammer
34, 35: Rastausnehmungen
36, 37: Freiräume
40, 41, 42, 43: kehrenartige Kurven
46,47: Anformungsstellen
50: Anschlussleitung
100: Flachsteckverbinderanordnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29906652 U1 [0004]

Claims

Flachsteckverbinderanordnung (100) mit einem Flachkontakt (10), der einen Messerkontaktabschnitt (11) aufweist, mit einem Gegensteckverbinder (20), der ein zur Aufnahme des Messerkontaktabschnitts (11) geeignetes Kontaktfederpaar (22) aufweist, und mit Federarmen (12, 13) zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Messerkontaktabschnitt (11) und dem Kontaktfederpaar (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (12, 13) einstückig an die langen Schmalseiten (19) des Flachkontakts (10) angeformt sind, und dass als Rasthaken (14, 15) ausgebildete Endabschnitte der Federarme (12, 13) in einer Kontaktkammer (30) verschiebbar gelagert sind.
Flachsteckverbinderanordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachkontakt (10) nur über die Rasthaken (14, 15) der Federarme (12, 13) mit dem Kontaktkammer (30) verbunden ist.
Flachsteckverbinderanordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasthaken (14, 15) in Rastausnehmungen (34, 35) der Kontaktkammer (30) einrasten.
Flachkontakt (10) für eine Flachsteckverbinderanordnung (100), die alle Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Flachkontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachkontakt (10) als Stanzteil einstückig aus Metall geformt ist.
Flachkontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federarme (12, 13) größtenteils parallel zur Längsachse des Flachkontakts (10) erstrecken und an ihren freien Endabschnitten einen angeformten Rasthaken (14, 15) ausbilden.
Flachkontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federarme (12, 13) größtenteils parallel zur Längsachse des Flachkontakts (10) erstrecken.
Flachkontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (12, 13) entlang ihrer Längserstreckung jeweils wenigstens zwei kehrenartige Kurven (40, 41, 42, 43) ausbilden.
Flachkontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messerkontaktabschnitt (11) durch einen Endabschnitt eines flachen Metallstreifens (16) ausgebildet ist, und der Metallstreifen (16) an seinem dem Messerkontaktabschnitt (11) gegenüberliegenden Endabschnitt und jenseits der Anformungsstellen (46, 47) der Federarme (12, 13) einen Leitungskontaktierungsabschnitt (17) ausbildet.
Flachkontakt (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungskontaktierungsabschnitt (17) einen Crimp-, Löt-, Schweißabschnitt oder einen weiteren Messerkontaktabschnitt ausbildet.