DE102018220773A1

DE102018220773A1 - Kontaktelement

Info

Publication number: DE102018220773A1
Application number: DE102018220773.9A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Jocham; Kader Ali Arshad
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-06-04
Also published as: CN113169461B; CN113169461A; WO2020114685A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement. Das Kontaktelement weist eine insbesondere ringförmige Drahtaufnahme auf. Erfindungsgemäß weist die Drahtaufnahme ein Andrucklager auf, welches ausgebildet ist, einen Drahtlängsabschnitt elektrisch zu kontaktieren. Das Kontaktelement weist wenigstens eine an die Drahtaufnahme angeformte Zunge oder Lasche auf, welche ausgebildet ist, den Drahtabschnitt mit wenigstens einer Querkomponente, oder quer anpressend, zu kontaktieren. Die Zunge ist ausgebildet, gegen den Draht eingeschwenkt zu werden, und den Draht wenigstens auf dem Drahtlängsabschnitt einschneidend und/oder einpressend zu kontaktieren. Die Zunge oder Lasche ist ausgebildet, im eingeschwenkten Zustand den Drahtabschnitt gegen das Andrucklager zu pressen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement. Das Kontaktelement weist eine insbesondere ringförmige Drahtaufnahme auf.
Aus der DE 197 35 409 A1 ist ein Kontaktelement mit einer federnd ausgebildeten Kontaktzunge zum Kontaktieren eines Verbindungselements bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß weist die Drahtaufnahme ein Andrucklager auf, welches ausgebildet ist, einen Drahtlängsabschnitt elektrisch zu kontaktieren. Das Kontaktelement weist wenigstens eine an die Drahtaufnahme angeformte Zunge oder Lasche auf, welche ausgebildet ist, den Drahtabschnitt mit wenigstens einer Querkomponente oder quer anpressend zu kontaktieren. Die Zunge ist ausgebildet, gegen den Draht eingeschwenkt zu werden, und den Draht wenigstens auf dem Drahtlängsabschnitt einschneidend und/oder einpressend zu kontaktieren. Die Zunge oder Lasche ist ausgebildet, im eingeschwenkten Zustand den Drahtabschnitt gegen das Andrucklager zu pressen. Vorteilhaft kann ein Kontaktelement zum Kaltkontaktieren eines Drahtes aufwandsgünstig bereitgestellt werden. Weiter vorteilhaft kann der Draht beim Einschwenken der Zunge oder Lasche bis zum Erreichen der eingeschwenkten Position der Lasche beim Schwenkbewegen der Zunge oder Lasche angeschabt werden, sodass eine Oxidschicht und/oder eine Lackschicht beim Kontaktieren entfernt werden kann. Weiter vorteilhaft kann mittels des so gebildeten Kontaktelements der Draht während des Kontaktiervorgangs in seiner Längsrichtung weitgehend belastungsfrei bleiben.
Bevorzugt ist das Kontaktelement ausgebildet, dass der Draht bei einer aus dem Durchbruch herausgeschwenkten oder herausgebogenen Lasche oder Zunge kraftfrei, insbesondere ohne eine von dem Kontaktelement entgegengesetzte Kraft, durch den Durchbruch in die Drahtaufnahme eingeführt werden kann. Vorteilhaft können so Drähte kontaktiert werden, welche vergleichsweise bei Kontaktelementen, in welche der Draht zum Kontaktieren des Kontaktelements in seiner Längsrichtung gegen eine Federkraft eingeschoben werden kann, beim Erzeugen einer vergleichbaren Andruckkraft verbiegen würde.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kontaktelement, insbesondere die Drahtaufnahme, einen Durchbruch auf, wobei das Andrucklager durch eine Durchbruchwand gebildet ist, und die Zunge oder Lasche im eingeschwenkten Zustand in den Durchbruch hineinragt. Bevorzugt ist der Durchbruch durch die ringförmige Drahtaufnahme umschlossen. Vorteilhaft kann das Kontaktelement so platzsparend und aufwandsgünstig bereitgestellt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zunge oder Lasche wenigstens zwei, oder nur zwei zueinander beabstandete, an die Zunge oder Lasche angeformte Vorsprungsbereiche auf, welche ausgebildet sind, den Draht in Umfangsrichtung an zwei zueinander verschiedenen Orten zu kontaktieren. Die Vorsprungsbereiche bilden dabei bevorzugt das Andrucklager. Der Draht kann so sicher elektrisch kontaktiert werden. Weiter vorteilhaft kann der Draht so niederohmig elektrisch kontaktiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zunge wenigstens eine Schneide auf, welche ausgebildet ist, eine Überzugslackschicht des Drahtes wenigstens auf dem Drahtlängsabschnitt zu entfernen und den Draht dort elektrisch zu kontaktieren. Vorteilhaft können so Kupferlackdrähte, welche beispielsweise Bestandteil einer elektrischen Motorwindung eines Stators einer elektrischen Maschine sind, einfach und aufwandsgünstig elektrisch kontaktiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kontaktelement einen Einpresskontakt auf, welcher ausgebildet ist, mit einer Leiterplatte steckverbunden zu werden. Vorteilhaft kann mittels des so ausgebildeten Kontaktelements die Pressverbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Draht hergestellt werden, ohne die Leiterplatte beim Verbinden des Kontaktelements über den Draht mechanisch zu belasten.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zunge oder Lasche ein Kniegelenk auf, welches ausgebildet ist, einen Andruck gegen den Drahtlängsabschnitt zu verstärken. Vorteilhaft kann so eine hohe Anpresskraft zum Erzeugen einer Kaltschweißverbindung zwischen dem Kontaktelement, insbesondere der Zunge und dem Drahtlängsabschnitt, oder zusätzlich dem Andrucklager und dem Drahtlängsabschnitt erzeugt werden. Es wurde nämlich erkannt, dass ein ohmscher Widerstand einer Pressverbindung in Abhängigkeit einer Presskraft, mit zunehmender Presskraft erheblich verringert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Durchbruch rechteckig oder oval ausgebildet. Bevorzugt ist die ringförmige Drahtaufnahme rechteckig oder oval ausgebildet. Vorteilhaft kann die Zunge so innerhalb des Durchbruchs gegen den Draht geschwenkt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktelement wenigstens im Bereich der Drahtaufnahme, oder vollständig, durch ein Blechteil, insbesondere gestanztes oder lasergeschnittenes Blechteil, gebildet. Das Kontaktelement ist in dieser Ausführungsform als Stanzgitter, auch Lead-Frame genannt, ausgebildet. Vorteilhaft kann das Kontaktelement so durch Stanzen, Laserschneiden und Blechumformen, insbesondere Biegen oder Abkanten, aufwandsgünstig bereitgestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kontaktelement wenigstens einen Vorsprungsbereich auf, welcher im Bereich des Andrucklagers angeordnet und ausgebildet ist, den Drahtlängsabschnitt an wenigstens einem Umfangsabschnitt zu kontaktieren. Bevorzugt weist das Kontaktelement im Bereich des Andrucklagers zwei oder drei Vorsprungsbereiche auf, welche ausgebildet sind, den Draht im Bereich des Längsabschnitts zu kontaktieren. Vorteilhaft kann so ein niedriger ohmscher Widerstand, und eine sichere Kontaktierung durch Mehrfachkontaktierung des Drahtes erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Drahtaufnahme durch einen Ring gebildet, wobei sich die Lasche oder Zunge im eingeschwenkten Zustand in dem Durchbruch befindet, der von dem Ring umschlossen ist. Vorteilhaft kann das Kontaktelement so platzsparend ausgebildet sein.
Bevorzugt ist das Kontaktelement aus Kupfer gebildet. Das Kupfer ist bevorzugt eine Kupferlegierung. Die Kupferlegierung ist beispielsweise eine Kupfer-Zinnlegierung, insbesondere CuSn4, CuSn6, oder eine Kupferlegierung gemäß der US-Norm United Numbering System C18018. In einer anderen Ausführungsform weist die Kupferlegierung 0,8 bis 1,8 Prozent Nickel, 0,15 bis 0,35 Silizium und 0,01 bis 0,05 Prozent Phosphor auf. Bevorzugt ist die Kupferlegierung eine Legierung gemäß der Norm UNS-C-19010.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Kontaktieren eines Drahtlängsabschnittes. Bei dem Verfahren wird ein Drahtabschnitt durch eine Öse eines Kontaktelements, insbesondere ein Ösenring, hindurchgeführt, und zum Erzeugen eines elektrischen Kontaktes mit dem Drahtlängsabschnitt eine an die Öse angeformte Lasche in die Öse hineingeschwenkt. Beim Hineinschwenken wird der Drahtlängsabschnitt gegen ein Andrucklager gepresst, das durch eine Ösenwand, insbesondere einen Umfangsabschnitt des Ösenrings der Öse gebildet ist und der Draht dabei insbesondere kaltverschweißend mittels der Zunge kontaktiert.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen erläutert. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den in den Figuren und in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmalen.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Kontaktelement zum Kontaktieren eines Drahtabschnittes, wobei das Kontaktelement eine Lasche aufweist welche gegen den Drahtabschnitt gebogen werde kann und den Drahtabschnitt gegen ein Andrucklager pressen kann;
2 zeigt das in 1 dargestellte Kontaktelement in einer Schnittdarstellung, wobei die Lasche abgewinkelt aufgebogen ist;
3 zeigt das in 2 dargestellte Kontaktelement, bei dem die Lasche zugebogen ist und dabei den Draht anpressend kontaktiert;
4 zeigt eine Variante einer Drahtaufnahme für ein Kontaktelement, bei der eine Lasche mit einem Kniegelenk ausgebildet ist.

1 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für ein Kontaktelement 1 in einer Aufsicht. Das Kontaktelement 1 weist eine als Ringöse ausgebildete Drahtaufnahme 3 auf. Die Drahtaufnahme 3 umschließt in diesem Ausführungsbeispiel einen Durchbruch 15, in den eine an die Drahtaufnahme 3 angeformte Lasche 4, insbesondere Biegelasche, hineinragt.
Das Kontaktelement 1 ist in 1 in einer Aufsicht und in einer seitlichen Ansicht dargestellt. Die ringförmig ausgebildete Drahtaufnahme 3 weist zwei an einem Umfangsabschnitt, und entlang des Umfangsabschnitts der ringförmigen Drahtaufnahme 3 zueinander beabstandete, und an die Drahtaufnahme angeformte Vorsprungsbereiche 7 und 8 auf. Die Vorsprungsbereiche 7 und 8 ragen jeweils in den Durchbruch 15 hinein und bilden gemeinsam ein Andrucklager für den Drahtlängsabschnitt. Die Lasche 4 weist im Bereich eines Endabschnittes, welcher den Vorsprungsbereichen 7 und 8 gegenüberliegt, zwei Vorsprungsbereiche 5 und 6 auf, welche zueinander beabstandet jeweils einem der Vorsprünge 7 beziehungsweise 8 gegenüberliegen. Die Vorsprungsbereiche 5, 6, 7 und 8 schließen in diesem Ausführungsbeispiel einen Durchbruchsbereich 2 des Durchbruchs 15 zwischeneinander ein, in dem ein zu kontaktierender Drahtendabschnitt angeordnet sein kann.
Das Kontaktelement 1 weist einen Einpressstift 9 auf, welcher an die Drahtaufnahme 3 angeformt ist. Der Einpressstift 9 erstreckt sich entlang einer Längsachse 16. Die Lasche 4 ist an einem Ringabschnitt der Drahtaufnahme 3 zu dem Einpressstift 9 gegenüberliegend angeordnet und erstreckt sich entlang der Längsachse 16.
Das Kontaktelement 1 ist auf einem Längsabschnitt 11 entlang der Längsachse 16 mit einer kleineren Dickenerstreckung ausgebildet, als in dazu benachbarten Bereichen entlang der Längsachse 16. Der Längsabschnitt 11 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Teil der Lasche 4, und einen Teil des Einpressstiftes 9, insbesondere in einem Bereich, in dem sowohl der Einpressstift 9, als auch die Lasche 4 an die Drahtaufnahme 3, insbesondere einen Ringabschnitt der Drahtaufnahme 3, angeformt sind. So kann die Lasche 4 - insbesondere durch die so gebildete Schwächung des Blechmaterials im Bereich der Anformung an die Drahtaufnahme 3 - schwenkend aus dem Durchbruch 15 herausgebogen werden. Der Einpressstift 9, welcher entlang der Längsachse 16 auf einem Endabschnitt 10 des Kontaktelements 1 gebildet ist, kann so ebenfalls durch die Schwächung des Blechmaterials im Bereich der Anformung an die Drahtaufnahme 3 abgewinkelt werden.
2 zeigt - schematisch - das in 1 bereits dargestellte Kontaktelement 1, in einer umgeformten Ausführungsform 1'. Bei der umgeformten Ausführungsform 1' ist der Einpressstift 9 im Bereich des geschwächten Längsabschnitts 11 in diesem Ausführungsbeispiel rechtwinklig abgewinkelt worden. Die Lasche 4 ist im Bereich des geschwächten Längsabschnitts 11 mittels einer Schwenkbewegung 14 aus dem Durchbruch 15 herausgeschwenkt worden, wobei dazu innerhalb des geschwächten Längsabschnitts 11 entlang der Längsachse ein Schwenkgelenk 13 gebildet ist. 2 zeigt die aus dem Durchbruch 15 um die Schwenkachse 13 mittels der Schwenkbewegung 14 herausgeschwenkte Lasche 4'. Die Lasche 4' weist an einem freien Ende eine Schneide 19 auf, welche ausgebildet ist, wenigsten eine Oxidschicht oder Lackschicht des Drahtes zu durchschneiden oder abzureiben. Nach dem Herausschwenken der Lasche 4 in die herausgeschwenkte Position 4` kann ein Drahtendabschnitt 12 in den Durchbruch 15, insbesondere in den Bereich 2 des Durchbruchs 15 - wie durch einen Pfeil angedeutet -, eingeführt werden. Der Drahtendabschnitt 12 ist so zum Kontaktiertwerden durch das Kontaktelement 1', insbesondere die in 2 noch abgewinkelt gebogene, herausgeschwenkte Lasche 4` bereit.
3 zeigt - schematisch - das in 2 dargestellte Kontaktelement 1", bei dem die Lasche 4 aus der in 2 dargestellten Position 4' entlang der Schwenkbewegung 14 wieder in den Durchbruch 15 in eine Position 4" hineingeschwenkt worden ist. Dabei wird der Endabschnitt 12 des Drahtes auf einem Drahtlängsabschnitt 18 sowohl einschneidend, als auch anpressend kontaktiert.
Das in 3 dargestellte Kontaktelement 1" ist wenigstens im Bereich des geschwächten Längsabschnitts 11 entlang der Längsachse 16, mittels eines an das Kontaktelement 1 angespritzten Kunststoffteils 17, verstärkt. Mittels des Kunststoffteils 17 kann vorteilhaft sowohl eine Erhöhung der Biegesteifigkeit des Kontaktelements 1 erreicht sein, als auch eine elektrische Isolierung des Kontaktelements 1, wenigstens im Bereich der Drahtaufnahme 15.
4 zeigt - schematisch - eine Lasche 20 als Variante zu der in 1 dargestellten Lasche 4, welche anstelle der Lasche 4 an dem Kontaktelement 1 verwirklicht sein kann.
Die Lasche 20 weist ein Kniegelenk 21 auf, welches ausgebildet ist, beim Eingedrücktwerden der Lasche 20 in den Durchbruch 15 - angedeutet durch einen Pfeil 23 - durchgedrückt zu werden und ein Ende der Lasche 20, insbesondere eine Schneide 22, gegen den Draht 12 zu pressen. Die Lasche 20 schwenkt dabei um das Schwenkgelenk 13. Der Draht 12 ist dann nach einem insbesondere vollständigen Einschwenken der Lasche 20 in den Durchbruch 15 einschneidend und - insbesondere besonders stark - anpressend kontaktiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19735409 A1 [0002]

Claims

Kontaktelement (1) mit einer Drahtaufnahme (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Drahtaufnahme (2, 3) ein Andrucklager (7, 8) aufweist, welches ausgebildet ist, einen Drahtlängsabschnitt (12, 18) elektrisch zu kontaktieren, und das Kontaktelement (1) wenigstens eine an die Drahtaufnahme (3) angeformte Zunge (4) oder Lasche (4) aufweist, welche ausgebildet ist, den Drahtlängsabschnitt mit wenigstens einer Querkomponente oder quer anpressend zu kontaktieren, wobei die Zunge oder Lasche (4) ausgebildet ist, gegen den Draht (12) eingeschwenkt zu werden und den Draht (12) wenigstens auf dem Drahtlängsabschnitt (18) einschneidend und/oder einpressend zu kontaktieren und im eingeschwenkten Zustand den Drahtlängsabschnitt (18) gegen das Andrucklager (7, 8) zu pressen.
Kontaktelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement einen Durchbruch aufweist, wobei das Andrucklager durch eine Durchbruchwand gebildet ist und die Zunge oder Lasche im eingeschwenkten Zustand in den Durchbruch hineinragt.
Kontaktelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge oder Lasche (4) wenigstens zwei oder nur zwei zueinander beabstandete an die Zunge oder Lasche (4) angeformte Vorsprungsbereiche (7, 8) aufweist, welche ausgebildet sind, den Draht (12) in Umlaufrichtung an zwei zueinander verschiedenen Orten zu kontaktieren und das Andrucklager (18) bilden.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge oder Lasche (4) wenigstens eine Schneide (19) aufweist, welche ausgebildet ist, eine Überzugslackschicht des Drahtes (12) wenigstens auf dem Drahtlängsabschnitt (18) zu entfernen und den Draht (12) dort zu kontaktieren.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) einen Einpresskontakt (9) aufweist, welcher ausgebildet ist, mit einer Leiterplatte steckverbunden zu werden.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Zunge oder Lasche (4) ein Kniegelenk (21) aufweist, welches ausgebildet ist, einen Andruck gegen den Drahtlängsabschnitt (18) zu verstärken.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (15) rechteckig oder oval ausgebildet ist.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) wenigstens in Bereich der Drahtaufnahme (2, 3) durch ein insbesondere gestanztes Blech gebildet ist.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) wenigstens einen Vorsprungsbereich (7, 8) aufweist, welcher im Bereich des Andrucklagers angeordnet und ausgebildet ist, den Drahtabschnitt an wenigstens einem Umfangsabschnitt zu kontaktieren.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtaufnahme (2, 3) durch einen Ring gebildet ist, wobei sich die Lasche (4) oder Zunge im eingeschwenkten Zustand (4") in dem Durchbruch (15) befindet.
Verfahren zum Kontaktieren eines Drahtlängsabschnittes (18), bei dem ein Draht (12) durch eine Öse (2, 3) eines Kontaktelements hindurch geführt wird und zum Erzeugen eines elektrischen Kontakts mit dem Drahtlängsabschnitt (18) eine an die Öse (2, 3) angeformte Lasche (4) in die Öse (2, 3) hineingeschwenkt wird und den Drahtlängsabschnitt (18) gegen ein Andrucklager (7, 8) zu pressen, das durch eine Ösenwand (3) der Öse (2, 3) gebildet ist und den Draht (12) dabei insbesondere kaltverschweißend zu kontaktieren.