DE102020106194A1

DE102020106194A1 - Elektrischer Verbinder und Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbinders

Info

Publication number: DE102020106194A1
Application number: DE102020106194.3A
Authority: DE
Inventors: Michaela Weger; Robert Klawinski; Sven Vesper
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2021-09-09
Also published as: US20210281001A1; US11489277B2; CN113363749A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischer Verbinder (1a, 1b), aufweisend: mindestens einen Grundkörper (2a,2b) mit mindestens einem Kontaktabschnitt (3a,3b) und mindestens einem Anschlussabschnitt (4a,4b), wobei der Anschlussabschnitt (4a,4b) zum Befestigen eines elektrischen Leiters vorgesehen ist, wobei der Grundkörper (2a,2b) mindestens aus einem ersten Material hergestellt ist, und wobei in mindestens einem Flächenbereich (5,6) des Kontaktabschnitts (3a,3b) mindestens eine Schicht (7) aus einem zweiten Material angeordnet ist.Ein elektrischer Verbinder (1a, 1b) der eine zuverlässige elektrische Kontaktierung auch bei starken mechanischen Beanspruchungen gewährleisten, wird realisiert, indem die Schicht (7) aus dem zweiten Material mittels Walzplattieren oder einem additiven Fertigungsverfahren aufgebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder und ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbinders. Der elektrische Verbinder weist mindestens einen Grundkörper mit mindestens einem Kontaktabschnitt und mindestens einem Anschlussabschnitt auf. Der Kontaktabschnitt dient dem elektrischen Kontaktieren mit mindestens einem weiteren Verbinder. Der Anschlussabschnitt ist zum Befestigen mindestens eines elektrischen Leiters vorgesehen, beispielsweise indem der elektrische Leiter stoffschlüssig an dem Anschlussabschnitt befestigt wird.
Der Grundkörper ist aus einem ersten Material hergestellt. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Material um ein Blech aus einem Metall. Der Grundkörper weist in mindestens einem Flächenbereich des Kontaktabschnitts mindestens eine Schicht aus einem zweiten Material auf.
Im Stand der Technik ist es bekannt, den Grundkörper vollständig mit einer Beschichtung zu versehen, die beispielsweise durch Galvanisieren aufgebracht ist. Das Aufbringen der Schicht kann einerseits dazu dienen, die optische Erscheinung des Grundkörpers zu verändern oder die elektrischen Eigenschaften zu modifizieren.
Ein Anwendungsgebiet von elektrischen Verbindern sind beispielsweise elektrische Steckverbinder. In dem Anschlussgehäuse eines elektrischen Steckverbinders sind üblicherweise eine Vielzahl von elektrischen Verbindern als Kontakte angeordnet. Beim Verbinden des elektrischen Steckverbinders mit einem korrespondierenden Steckverbinder werden die elektrischen Verbinder mit korrespondierenden elektrischen Verbindern in ihren Kontaktabschnitten kontaktiert.
Mit zunehmenden Zuverlässigkeitsansprüchen, beispielsweise im Automobilbereich, steigen unter anderem die Schwinganforderungen an Steckverbinder. Die größte Herausforderung dabei ist eine Erhöhung der Schwingfestigkeit, ohne geometrische Änderungen der bestehenden Steckverbinder, Gehäuse und Schnittstellen, zu erreichen.
Ferner sind Anwendungsbereiche bekannt, in denen die elektrischen Verbinder einer Vielzahl von Verbindungsvorgängen standhalten müssen.
Aus dem Stand der Technik bekannte elektrische Verbinder weisen den Nachteil auf, dass diese bei starken und/oder dauerhaft auftretenden Vibrationen beschädigt werden, wodurch eine elektrische Kontaktierung nicht mehr oder nicht mehr zuverlässig genug gewährleistet werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Verbinder und ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbinders anzugeben, die einen zuverlässige elektrische Kontaktierung auch bei starken mechanischen Beanspruchungen gewährleisten.
Die vorgenannte Aufgabe ist mit dem Merkmalsinhalt des Anspruchs 1 gelöst. In mindestens einem Flächenbereich des Kontaktabschnitts ist die Schicht aus dem zweiten Material mittels Walzplattieren oder einem additiven Fertigungsverfahren aufgebracht. Die Schicht aus dem zweiten Material ist vorzugsweise auf das erste Material des Grundkörpers unmittelbar aufgebracht, insbesondere stoffschlüssig mit dem ersten Material verbunden. Vorzugsweise sind das erste Material und das zweite Material unterschiedlich. Das erste Material und das zweite Material sind elektrisch leitfähig, vorzugsweise Metalle.
Der mindestens eine Flächenbereich erstreckt sich vorzugsweise über einen Teil des Kontaktabschnitts oder erstreckt sich vollständig über den Kontaktabschnitt.
Beim Walzplattieren werden der Grundkörper aus einem ersten Material und die Schicht aus dem zweiten Material stoffschlüssig miteinander verbunden. Das Walzplattieren erfolgt beispielsweise als Kaltwalzplattieren oder als Warmwalzplattieren. Die beiden zu verbindenden Materialien werden dabei zwischen zwei Flachwalzen gewalzt, so dass durch hohe Drucknormalspannungen und die Oberflächenvergrößerungen eine stoffschlüssige Verbindung entsteht. Diese Verbindung kann durch weiteres Auswalzen oder durch anschließendes Glühen verstärkt werden.
Als additive Fertigungsverfahren zum Aufbringen der zweiten Schicht haben sich beispielsweise das direkte Metall-Lasersintern (DMLS), das Elektronenstrahlschmelzen (EBM), das selektive Lasersintern (SLS), das selektive Laserschmelzen (SLM), das Metal Binder Jetting oder das NanoParticle Jetting herausgestellt. Die Verwendung von anderen Verfahren zu additiven Fertigung zum Aufbringen mindestens einen Schicht aus dem zweiten Material ist auch vorgesehen.
Das elektrische Kontaktieren im Kontaktabschnitt erfolgt beispielsweise durch zumindest kraftschlüssiges Verbinden mit einem korrespondierenden elektrischen Verbinder. Der Kontaktabschnitt weist dazu beispielsweise mindestens eine Steckerklinge oder mindestens eine Steckeraufnahme auf.
Der Anschlussabschnitt ist zum Befestigen eines elektrischen Leiters, beispielsweise eines Kabels mit einer Litze oder einer Verteilerschiene vorgesehen. Beispielsweise ist der elektrische Leiter in dem Anschlussabschnitt anschweißbar, beispielsweise mittels Ultraschallschweißen, oder anlötbar. Ferner ist auch vorgesehen, dass der Anschlussabschnitt mindestens einen Crimpverbinder aufweist. Insbesondere ist vorgesehen, dass mindestens ein elektrischer Leiter an den Anschlussabschnitt ancrimpbar ist bzw. mit dem Anschlussabschnitt vercrimpt ist. Der Anschlussabschnitt weist beispielsweise zumindest bereichsweise eine Prägung und/oder eine geriffelte Oberfläche auf, um eine größere Kontaktfläche, insbesondere für eine Schweiß- oder Lötverbindung, bereitzustellen. Ferner ist vorgesehen, dass im Anschlussabschnitt ein Crimpverbinder mit einer Rillenprägung ausgebildet ist.
Das Aufbringen der zweiten Schicht mittels Walzplattieren oder einem additiven Fertigungsverfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, das größere Schichtdicken, als beispielsweise beim Galvanisieren, realisiert werden können. Die größeren Schichtdicken der zweiten Schicht verhindern ein Durchscheuern der zweiten Schicht durch Mikrobewegungen bei Verwendung in stark vibrationsbelasteten Umgebungen oder durch eine Vielzahl von Verbindungsvorgängen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Widerstandsfähigkeit des Verbinders gesteigert wird, ohne dass eine Änderung der Kontaktgeometrie oder eine Änderung der Stanz- und Spritzwerkzeuge erforderlich ist.
Eine erste Ausgestaltung des Verbinders sieht vor, dass der Kontaktabschnitt mindestens eine Steckerklinge aufweist, insbesondere als mindestens eine Steckerklinge ausgebildet ist. In mindestens einem Flächenbereich der Steckerklinge ist mindestens eine Schicht aus dem zweiten Material angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Flächenbereich, der beim Einbringen der Steckerklinge in eine korrespondierende Steckeraufnahme als Kontaktfläche der Steckerklinge zum Herstellen eines elektrischen Kontakts dient.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schicht aus dem zweiten Material in jeweils zwei Flächenbereichen der Steckerklinge angeordnet ist. Die beiden Flächenbereiche in denen die Schicht aus dem zweiten Material angeordnet ist, sind vorzugsweise gegenüberliegend zueinander angeordnet. Vorzugsweise weist die Steckerklinge eine Dicke von zwischen 0,4 mm und 1,2 mm auf, insbesondere eine Dicke von 0,4 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 1 mm oder 1,2 mm. Die Dicke ergibt sich einschließlich der einen Schicht oder beider Schichten aus dem zweiten Material. Zwischen jeder Schicht aus dem zweiten Material und dem Grundkörper bzw. dem verbleibenden Kontaktabschnitt ist jeweils mindestens ein Übergangsbereich vorgesehen. Der Übergangsbereich hat vorzugsweise eine Erstreckung zwischen 0,5 mm und 3 mm, insbesondere maximal 2 mm.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des Verbinders ist ferner vorgesehen, dass der Kontaktabschnitt mindestens eine Steckeraufnahme zur Aufnahme mindestens einer Steckerklinge aufweist, und dass der Flächenbereich mit der Schicht aus dem zweiten Material innerhalb der Steckeraufnahme angeordnet ist. Der Flächenbereich mit der mindestens einen Schicht aus dem zweiten Material ist so innerhalb der Steckeraufnahme angeordnet, dass dieser mit einer in die Steckeraufnahme einbringbaren Steckerklinge in Kontakt kommt. Insbesondere ist vorgesehen, dass lediglich die Flächenbereiche innerhalb der Steckeraufnahme, die mit einer einbringbaren Steckerklinge in Kontakt kommen, mindestens eine Schicht aus dem zweiten Material aufweisen. Vorzugsweise ist in zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht Flächenbereichen eine Schicht aus dem zweiten Material angeordnet.
Als vorteilhaft für die Fertigung des elektrischen Verbinders hat sich herausgestellt, wenn vorgesehen ist, dass die Steckeraufnahme durch Falten des Grundkörpers ausgebildet ist. Der elektrische Verbinder ist vorzugsweise überwiegend aus einem metallischen Blechmaterial hergestellt. Bei der Herstellung wird beispielsweise ein Rohling des Verbinders aus dem Blechmaterial herausgeschnitten oder herausgestanzt und dieser, zumindest teilweise, durch mehrfaches Umfalten einzelner Bereiche zu einer Steckeraufnahme im Kontaktabschnitt geformt. Bedarfsweise erfolgt ein Verbinden einzelner Bereiche mittels Verclinchen, Verstemmen oder Verschweißen.
Insbesondere um das Zusammenstecken mit einem weiteren Verbinder zu erleichtern, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verbinders vorgesehen, dass die Steckeraufnahme mindestens ein erstes Kontaktelement aufweist, dass das erste Kontaktelement entgegen einer Federkraft auslenkbar ist, und das mindestens in einem Flächenbereich des Kontaktelements die mindestens eine Schicht aus dem zweiten Material angeordnet ist.
Das Kontaktelement ragt vorzugsweise in die Steckeraufnahme hinein und wird beim Einbringen einer Steckerklinge entgegen einer Federkraft ausgelenkt, so dass das Kontaktelement unter Wirkung der Federkraft an der Steckerklinge anliegt und eine elektrisch leitfähige Verbindung herstellt. Der Flächenbereich mit der Schicht aus dem zweiten Material ist an dem Kontaktelement angeordnet, insbesondere so, dass die Schicht aus dem zweiten Material bei einer eingebrachten Steckerklinge auch mit diese in Kontakt steht.
Um eine Kontaktierung mit einer Steckerklinge weiter zu verbessern, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verbinders vorgesehen, dass die Steckeraufnahme mindestens ein zweites Kontaktelement aufweist, und dass das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement gegenüberliegend zueinander angeordnet und entgegen einer Federkraft auseinanderbewegbar sind. Wird eine Steckerklinge in die Steckeraufnahme eingebracht, werden vorzugsweise beide Kontaktelemente entgegen einer Federkraft ausgelenkt und liegen unter Wirkung der Federkraft nach dem Einbringen der Steckerklinge an dieser an.
Vorzugsweise ist in mindestens einem Flächenbereich an beiden Kontaktelementen jeweils eine Schicht aus dem zweiten Material angeordnet, sodass die Steckerklinge beidseitig von einem Kontaktelement mit der Schicht aus dem zweiten Material kontaktiert wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verbinders herausgestellt, wenn vorgesehen ist, dass das erste Kontaktelement und/oder das zweite Kontaktelement eine Mehrzahl an Kontaktlamellen aufweist, insbesondere jeweils mindestens drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht Kontaktlamellen aufweist. Auf jeder Seite der Steckeraufnahme sind vorzugweise sechs Kontaktlamellen angeordnet, die unter Wirkung einer Federkraft beim Einbringen einer Steckerklinge ausweichen können. Die Kontaktlamellen sind insbesondere parallel zueinander ausgerichtet. Die Kontaktlamellen sind an ihren Enden miteinander verbunden.
Vorzugsweise ist in mindestens einem Flächenbereich jeder Kontaktlamelle mindestens eine Schicht aus dem zweiten Material angeordnet. Um stets eine Kontaktierung der zweiten Schicht zu gewährleisten, ist bevorzugt vorgesehen, dass sich der Flächenbereich mit der zweiten Schicht über die gesamte Fläche jeder Kontaktlamelle erstreckt. Vorzugsweise weisen die Lamellen eine Dicke von 0,45 mm auf.
Bevorzugt um die Steckeraufnahme weiter zu stabilisieren, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verbinders vorgesehen, dass die Steckeraufnahme zumindest teilweise von einem Federkasten umgeben ist. Der Federkasten definiert eine Einführöffnung für eine Steckerklinge und weist mindestens ein Rastmittel zur Befestigung des elektrischen Verbinders, insbesondere in einem Aufnahmegehäuse, auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass auf mindestens einer Außenfläche des Federkastens mindestens ein Codiermittel vorhanden ist, um bei einer Montage des Verbinders in einem Aufnahmegehäuse eine bevorzugte Einführrichtung zu definieren.
Vorzugsweise ist auf mindestens einer Außenfläche des Federkastens ein Sekundärverriegelungsmittel vorgesehen, das zusammen mit dem Rastmittel dafür sorgt, dass der Verbinder nach dem Einbringen in einem Aufnahmegehäuse fest verrastet ist. Das Sekundärverriegelungsmittel wirkt im Montagezustand mit einem Schieber am Aufnahmegehäuse zusammen und verriegelt den Federkasten formschlüssig.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verbinders ist zudem vorteilhaft, wenn vorgesehen ist, dass der Federkasten durch Umbiegen aus einem Blechrohling hergestellt ist, und dass die durch Umbiegen aneinander liegenden Endkanten des Blechrohlings form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die aneinander liegenden Endkanten des Blechrohlings mittels einer Schwalbenschwanzverbindung und/oder mittels einer Schweißverbindung miteinander verbunden. Auf diese Weise wird eine vorteilhafte Stabilität des Federkastens gewährleistet.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verbinders ist vorgesehen, dass der Federkasten an dem Grundkörper kraft- und/oder formschlüssig befestigt ist. Der Federkasten weist beispielsweise in zwei gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils einen Ausschnitt auf. Innerhalb jedes Ausschnitts ist mindestens ein, vorzugsweise zwei, Verbindungsflügel vorgesehen, der bzw. die zum Verbinden mit dem Grundkörper verstemmt werden. Durch den Ausschnitt kann das Verstemmen auf einfache Weise erfolgen.
Insbesondere um die äußere Erscheinung des Verbinders zu beeinflussen oder dessen elektrische Eigenschaften zu verändern, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass das erste Material und das zweite Material von einer Schicht aus einem dritten Material überdeckt sind, insbesondere dass das dritte Material durch Galvanisieren aufgebracht ist. Das Grundmaterial und die Schicht aus dem zweiten Material erhalten folglich eine Schutzschicht aus einem dritten Material, die vorzugsweise durch Galvanisieren aufgebracht ist.
Als besonders Vorteilhaft hat sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung herausgestellt, wenn vorgesehen ist, dass die Schicht aus dem zweiten Material eine Dicke zwischen 12 µm und 150 µm aufweist. Vorzugsweise weist die Schicht aus dem zweiten Material eine Dicke zwischen 12 µm und 50 µm auf. Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass bei besonders starker Vibrationsbelastung eine Abrasion der zweiten Schicht im Bereich von etwa 25 µm erfolgt. Besonders bevorzugt sind deshalb Dicken der Schicht von etwa 25 µm oder etwa 35 µm.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verbinders ist vorgesehen, dass das erste Material Kupfer oder eine Kupfer-Legierung ist, und/oder dass das zweite Material Silber oder eine Silber-Legierung ist. Als besonders bevorzugte SilberLegierungen haben sich AgNi015 oder AgCu3 herausgestellt.
Die eingangs genannte Aufgabe ist ferner durch ein Verbindersystem gemäß dem Merkmalsinhalt des Anspruchs 12 gelöst. Das Verbindersystem umfasst einen ersten elektrischen Verbinder und zweiten elektrischen Verbinder, wobei der erste elektrische Verbinder und der zweite elektrische Verbinder in ihren Kontaktabschnitten miteinander verbindbar sind. Vorzugsweise ist der erste elektrische Verbinder als Stecker mit Steckerklinge und der zweite elektrische Verbinder als Buchse mit Steckeraufnahme ausgebildet. Der erste Verbinder und/oder der zweite Verbinder sind nach einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet. Folglich weist die Steckerklinge und/oder die Steckeraufnahme einen Flächenbereich mit mindestens einer Schicht aus dem zweiten Material auf oder beide Bauteile weisen eine derartige Schicht auf.
Die eingangs genannte Aufgabe ist des Weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbinders gelöst. Das Verfahren umfasst mindestens folgende Verfahrensschritte:

- Bereitstellen mindestens eines Blechbandes oder einer Blechtafel aus einem ersten Material,
- Zumindest teilweises Beschichten des Blechbandes oder der Blechtafel mit mindestens einem Streifen aus einem zweiten Material mittels Walzplattieren oder einem additiven Fertigungsverfahren,
- Heraustrennen mindestens eines Rohlings für einen elektrischen Verbinder aus dem Blechband oder der Blechtafel einschließlich des Flächenbereichs mit dem Streifen aus dem zweiten Material, so dass der Streifen aus dem zweiten Material im Kontaktabschnitt eines aus dem Rohling herstellbaren Verbinders liegt,
- Formen eines elektrischen Verbinders, aufweisend mindestens einen Anschlussabschnitt und mindestens einen Kontaktabschnitt, aus dem Rohling.

Das Beschichten erfolgt auf einen Teil der Fläche des Blechbandes bzw. der Blechtafel, vorzugweise in einem Steifen, dessen Längserstreckung deutlich größer als seine Breite ist. Der Streifen aus dem zweiten Material wird folglich derart auf dem Blechband bzw. der Blechtafel aus dem ersten Material positioniert, das er nach dem Heraustrennen genau in dem Bereich des herausgetrennten Rohlings liegt, in dem der Kontaktabschnitt angeordnet ist. Das Blechband ist vorzugsweise als sogenannter Coil aufgewickelt und hat eine Erstreckung in einer Längsrichtung, die deutlich größer als eine Erstreckung in einer Querrichtung dazu ist. Das Blechband ist vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupfer-Legierung, das zweite Material ist vorzugsweise Silber oder eine Silber-Legierung.
Mit dem Verfahren wird vorzugsweise ein Verbinder gemäß einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ferner folgender Verfahrensschritt umfasst ist:

- Formen des elektrischen Verbinders durch Falten des Rohlings, so dass der Kontaktabschnitt mindestens eine Steckeraufnahme aufweist.

Der Rohling wird folglich so gefalten, dass eine Steckeraufnahme zur Aufnahme mindestens einer Steckerklinge ausgebildet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens hat sich zudem als vorteilhaft herausgestellt, wenn folgende Verfahrensschritte umfasst sind:

- Anordnen eines die Steckeraufnahme umgebenden Federkastens,
- Befestigen des Federkastens an dem Grundkörper durch Verstemmen mindestens eines Verbindungsflügels.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung und den abhängigen Unteransprüchen.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Verbinders in perspektivischer Ansicht,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbinders in perspektivischer Ansicht,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektrischen Verbinders in perspektivischer Ansicht,
4 ein Ausführungsbeispiel eines Verbindersystems in geschnittener Seitenansicht,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektrischen Verbinders,
6 das Ausführungsbeispiel gemäß 5 in perspektivischer Ansicht,
7 ein schematischer Ablauf eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens, und
8 ein schematischer Ablauf eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.
Zu der anschließenden Beschreibung wird beansprucht, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr ist jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels von Bedeutung für den Gegenstand der Erfindung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Verbinders 1a in perspektivischer Ansicht. Der elektrische Verbinder 1a weist einen Grundkörper 2a mit einem Kontaktabschnitt 3a und einem Anschlussabschnitt 4a auf. In Längsrichtung des Verbinders 1a in Richtung des Doppelpfeiles X sind der Kontaktanschnitt 3a und der Anschlussabschnitt 4a an gegenüberliegenden Enden des Verbinders 1a angeordnet. Der Kontaktabschnitt 3a ist zum elektrischen Kontaktieren mit mindestens einem weiteren Verbinder 1 b - siehe beispielsweise 2 und 3 - vorgesehen. Der Anschlussabschnitt 4a ist zum Befestigen, beispielsweise Schweißen, Löten oder Crimpen eines - nicht dargestellten - elektrischen Leiters vorgesehen. Der Grundkörper 2 ist aus einem ersten Material, hier Kupfer, hergestellt. Sowohl in einem ersten Flächenbereich 5 des Kontaktabschnitts 3a als auch in einem zweiten Flächenbereich 6 des Kontaktabschnitts 3a ist jeweils eine Schicht 7 aus dem zweiten Material, hier eine Legierung aus Silber und Nickel, angeordnet.
Der Kontaktabschnitt 3a ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Steckerklinge 8 ausgebildet. Der erste Flächenbereich 5 und der zweite Flächenbereich 6 sind hier gegenüberliegend an der Steckerklinge 8 angeordnet, so dass die Steckerklinge 8 an beiden Seiten über die Schicht 7 aus dem zweiten Material kontaktierbar ist. Der erste Flächenbereich 5 und der zweite Flächenbereich 6 erstrecken sich jeweils über nahezu die gesamte Fläche der Steckerklinge 8 auf der jeweiligen Seite. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der Grundkörper 2a in einem Übergangsbereich 9 zum Anschlussabschnitt 4 abgewinkelt ausgebildet. Der Übergangsbereich 9 winkelt den Grundkörper 2 in Y-Richtung ab. Ferner weist der Grundkörper 2a eine im wesentlichen rechteckige Ausnehmung 10 auf, die insbesondere zentral angeordnet ist.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbinders 1b in perspektivischer Ansicht. Der Verbinder 1 b weist einen Grundkörper 2b mit einem Kontaktabschnitt 3b und einem Anschlussabschnitt 4b auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Kontaktabschnitt 3b eine Steckeraufnahme 11 auf. In Längsrichtung des Verbinders 1b entlang des Doppelpfeiles X sind der Kontaktanschnitt 3a und der Anschlussabschnitt 4a an gegenüberliegenden Enden des Verbinders 1a angeordnet. Die Steckeraufnahme 11 ist durch mehrfaches Falten des Grundkörpers 2b ausgebildet und verfügt über ein erstes Kontaktelement 12 und ein zweites Kontaktelement 13, die jeweils sechs Kontaktlamellen 14 aufweisen. Die Kontaktlamellen 14 sind durch Ausschneiden des Grundkörpers 2 gebildet und an ihren Enden miteinander verbunden. Die Kontaktlamellen 14 sind in Richtung Z gleichmäßig zueinander beabstandet.
Das erste Kontaktelement 12 und das zweite Kontaktelement 13 sind über ihre Längserstreckung entlang der X-Richtung des Verbinders 1b jedenfalls so konvex gewölbt, dass sich die konvexen Wölbungsabschnitte aufeinander zu erstrecken. Entlang des Doppelpfeiles X wird auch ein Steckerklinge 8 - beispielsweise gemäß 1 - in die Steckeraufnahme 11 eingebracht. Wird in die Steckeraufnahme 11 eine Steckerklinge 8 eingebracht, bewegen sich das erste Kontaktelement 12 und das zweite Kontaktelement 13, insbesondere die Kontaktlamellen 14, entgegen einer Federkraft, insbesondere entlang der Richtung des Doppelpfeiles Y, auseinander. Dadurch wird eine Kontaktkraft auf die Steckerklinge 8 bewirkt.
Eine Schicht 7 aus dem zweiten Material ist in einem ersten Flächenbereich 5 des ersten Kontaktelements 12 angeordnet. Der erste Flächenbereich 5 erstreckt sich im Wesentlichen über das gesamte Kontaktelement 12 einschließlich aller Kontaktlamellen 14 und deren Verbindung an den Enden. In Längsrichtung - X-Richtung - erstreckt sich die Schicht 7 im Wesentlichen über den gesamten, konvex gewölbten Bereich der Kontaktelemente 12, 13, sowie insbesondere über die gesamte Breite - Z-Richtung - der Kontaktelemente 12,13.
Eine Schicht 7 aus dem zweiten Material ist ferner in einem zweiten Flächenbereich 6 des zweiten Kontaktelements 13 angeordnet. Der zweite Flächenbereich 6 erstreckt sich im Wesentlichen vollständig über das zweite Kontaktelement 13 einschließlich aller Kontaktlamellen 14 und deren Verbindung an den Enden.
Der Anschlussabschnitt 3b ist zumindest teilweise geprägt, wodurch dessen Fläche vergrößert wird.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Verbinders 1b, dessen Grundkörper 2b mit Kontaktabschnitt 3b, Anschlussabschnitt 4b und Steckeraufnahme 11 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 ausgebildet ist.
Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 2 ist die Steckeraufnahme 11 gemäß 3 von einem Federkasten 15 umgeben, der eine Einführöffnung 16, beispielsweise für eine Steckerklinge 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1, definiert. Der Federkasten 15 weist ferner mindestens ein federndes Rastmittel 17 zur Befestigung des Federkastens 15 in einem Aufnahmegehäuse - nicht dargestellt - auf. Zusätzlich zu dem Rastmittel 17 weist der Federkasten 15 ein quer zur Einführrichtung - Einführrichtung ist entlang des Doppelpfeiles X orientiert - orientiertes Sekundärverriegelungsmittel 18 auf. Das Sekundärverriegelungsmittel ist in Z-Richtung ausgerichtet und tritt in Y-Richtung aus dem Federkasten 15 hervor. Das Sekundärverriegelungsmittel 18 und das Rastmittel 17 sind aus dem Federkasten 15 ausgeschnitten und durch Biegen herausgeformt. Zusammen mit dem Rastmittel 17 dient das Sekundärverriegelungsmittel 18 dem Festlegen des Federkastens 15 und damit des elektrischen Verbinders 1b in einem - nicht dargestellten - Aufnahmegehäuse. Das Sekundärverriegelungsmittel 18 wirkt um Montagezustand mit einem - nicht dargestellten - Schieber des Aufnahmegehäuses zusammen. Der Schieber wirkt dabei formschlüssig mit einer Seitenkante des Sekundärverriegelungsmittels 18 zusammen.
Der Federkasten 15 ist durch Umbiegen aus einem Blechrohling hergestellt, so dass die durch das Umbiegen aneinander liegenden Endkanten 19a, 19b sowohl durch eine Schwalbenschwanzverbindung 20 als auch durch eine Schweißverbindung 21 miteinander verbunden sind. Dadurch wird die Stabilität des Federkastens 15 gesteigert.
Der Federkasten 15 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit vier Seitenflächen 22, 23, 24 und 25 auf. In der Seitenfläche 22 weist der Federkasten 15 einen ersten Ausschnitt 26 und in der Seitenfläche 24 einen zweiten Ausschnitt 27 auf. Der Federkasten 15 ist mit dem Grundkörper 2b dadurch verbunden, dass insgesamt vier in den Ausschnitten 26, 27 angeordnete Verbindungsflügel 28 umgebogen und mit dem Grundkörper 2b verstemmt sind.
Der Federkasten 15 weist im Bereich der Einführöffnung 16 zwei gegenüberliegend angeordnete Begrenzungsmittel 29 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel als umgebogene Materialkanten ausgebildet sind. Die Begrenzungsmittel 29 dienen dem Begrenzen der Bewegung des ersten Kontaktelements 12 und des zweiten Kontaktelements 13 beim Einbringen einer Steckerklinge 8, beispielsweise gemäß 1. Es erfolgt eine Begrenzung der Bewegung der Kontaktelemente 12, 13 in X-Richtung.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verbindersystems 30 mit einem ersten Verbinder 1a gemäß 1, eingebracht in einen zweiten Verbinder 1b gemäß 3. Der erste Verbinder 1a ist entlang der X-Richtung in den zweiten Verbinder 1 b eingebracht worden. Die Steckerklinge 8 des ersten Verbinders 1a, mit den gegenüberliegenden Flächenbereichen 5, 6 mit der Schicht 7 aus dem zweiten Material, drückt das erste Kontaktelement 12 und das zweite Kontaktelement 13 entgegen einer Federkraft - in Y-Richtung - auseinander, so dass die Schichten 7 aus dem zweiten Material sowohl innerhalb der Steckeraufnahme 11 als auch die Schichten 7 an der Steckerklinge 8 kontaktierend unter Wirkung einer Kontaktkraft aneinander liegen. Die Schichten 7 an der Steckerklinge 8 erstrecken sich mindestens auf die in die Steckeraufnahme 11 eingebrachte Länge der Steckerklinge 8. Die Schichten 7 der Steckeraufnahme 11 erstrecken sich von dem - in 4 links dargestellten - Endbereich der Steckeraufnahme 11 bis kurz vor eine Abwinklung der Kontaktelemente 12, 13, vorteilhaft also über die gesamte Längserstreckung der gewölbten Bereiche der Kontaktelemente 12, 13.
Durch die Schichten 7 aus dem zweiten Material, sowohl auf den Kontaktelementen 12, 13 als auch beidseitig auf der Steckerklinge 8, wird stets eine ausreichende Kontaktierung des ersten Verbinders 1a mit dem zweiten Verbinder 1b, auch bei starken Vibrationen oder einer Vielzahl von Steckvorgängen gewährleistet.
Der Federkasten 15 weist an den gegenüberliegenden Seitenflächen 23, 25 jeweils ein Sekundärverriegelungsmittel 18 sowie jeweils ein Rastmittel 17 auf. Die Verbindungsflügel 28 sind innerhalb der Ausnehmung 26 mit dem Grundkörper 2b kraftschlüssig verstemmt.
Im Kontaktabschnitt 3b, insbesondere Bereich der Kontaktelemente 12, 13 weist der Grundkörper eine Dicke von etwa 0,45 mm auf, im Bereich des Anschlussabschnitts 4b eine Dicke von etwa 0,6 mm.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektrischen Verbinders 1b. Das Ausführungsbeispiel der 5 ist in perspektivischer Ansicht in 6 gezeigt. Der elektrische Verbinder 1b weist einen Kontaktabschnitt 3b und einen Anschlussabschnitt 4b auf. Der Anschlussabschnitt 4b ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Crimpverbinder ausgebildet. Der Kontaktabschnitt 3b weist eine Steckeraufnahme 11 mit gegenüberliegenden Kontaktelementen 12, 13 auf, die in Y-Richtung entgegen einer Federkraft auseinanderbewegbar sind. Der erste Flächenbereich 5 mit der Schicht 7 aus dem zweiten Material ist auf dem ersten Kontaktelement 12 und der zweite Flächenbereich 6 mit der Schicht aus dem zweiten Material ist auf dem zweiten Kontaktelement 13 angeordnet.
Jedes der Kontaktelemente 12, 13 weist jeweils zwei separate und nebeneinander angeordnete Kontaktarme 31 auf. Die Kontaktarme 31 weisen jeweils einen Abschnitt 32 mit konvexer Wölbung auf, wobei die Abschnitte 32 mit konvexer Wölbung aufeinander zu gerichtet sind. In den Abschnitten 32 mit konvexer Wölbung ist die jeweils eine Schicht 7 aus dem zweiten Material angeordnet, die bei einer eingebrachten Steckerklinge 8 den Kontakt herstellt. Die Steckeraufnahme 11 ist wiederum von einem Federkasten 15 umgeben, der zwei Rastmittel 17 sowie zwei Begrenzungsmittel 29 aufweist.
Der Federkasten 15 weist in zwei gegenüberliegenden Seitenflächen 22, 24 jeweils eine Ausnehmung 26, 27 auf, von denen in 5 und 6 eine Ausnehmung 26 sichtbar ist. In der Ausnehmung 26 sind zwei Verbindungsflügel 28 angeordnet, die mit dem Grundkörper 2b verstemmt sind. Der Federkasten 15 weist ferner Stützarme 33 auf, die die Federwirkung der Kontaktarme 31 unterstützen.
7 zeigt einen schematischen Ablauf eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 100 zur Herstellung eines elektrischen Verbinders 1a, 1b. Zunächst erfolgt ein Bereitstellen 101 einer Blechtafel aus einem ersten Material, beispielsweise Kupfer.
Anschließend erfolgt ein zumindest teilweises Beschichten 102 der Blechtafel mit mindestens einem Streifen aus einem zweiten Material, hier einer Silber-Nickel-Legierung, mittels Walzplattieren oder einem additiven Fertigungsverfahren.
Nachfolgend erfolgt das Heraustrennen 103 mindestens eines Rohlings für einen elektrischen Verbinder 1a, 1b aus der Blechtafel, einschließlich des Flächenbereichs 5,6 mit dem Streifen aus dem zweiten Material, so dass der Streifen aus dem zweiten Material im Kontaktabschnitt 3a, 3b eines aus dem Rohling herstellbaren Verbinders 1a, 1b liegt.
Abschließend erfolgt das Formen 104 eines Verbinders 1a, 1b, aufweisend mindestens einen Anschlussabschnitt 3a, 3b und mindestens einen Kontaktabschnitt 4a, 4b aus dem Rohling.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines schematischen Ablaufs eines Verfahrens 100 zur Herstellung eines elektrischen Verbinders 1a, 1b. Zusätzlich zu den bereits für das Ausführungsbeispiel der 7 beschriebenen Verfahrensschritten erfolgt das Formen 104a des Verbinders durch Falten des Rohlings, so dass der Kontaktabschnitt 3b mindestens eine Steckeraufnahme 11 aufweist. Zudem erfolgt das Anordnen 105 eines die Steckeraufnahme 11 umgebenen Federkastens 15 sowie das Befestigen 106 des Federkastens 15 an den Grundkörper 2b durch Verstemmen mindestens eines Verbindungsflügels 28 mit dem Grundkörper 2b.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Es wird ausdrücklich betont, dass die Ausführungsbeispiele nicht auf alle Merkmale in Kombination beschränkt sind, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal auch losgelöst von allen anderen Teilmerkmalen für sich eine erfinderische Bedeutung haben. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen beziehungsweise durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1a, 1b: elektrischer Verbinder
2a, 2b: Grundkörper
3a, 3b: Kontaktabschnitt
4a, 4b: Anschlussabschnitt
5: erster Flächenbereich
6: zweiter Flächenbereich
7: Schicht
8: Steckerklinge
9: Übergangsbereich
10: Ausnehmung
11: Steckeraufnahme
12: erstes Kontaktelement
13: zweites Kontaktelement
14: Kontaktlamellen
15: Federkasten
16: Einführöffnung
17: Rastmittel
18: Sekundärverriegelungsmittel
19a, 19b: Endkante
20: Schwalbenschwanzverbindung
21: Schweißverbindung
22: erste Seitenfläche
23: zweite Seitenfläche
24: dritte Seitenfläche
25: vierte Seitenfläche
26: Ausschnitt
27: Ausschnitt
28: Verbindungsflügel
29: Begrenzungsmittel
29: Kontaktarme
30: Verbindersystem
31: Kontaktarme
32: Abschnitt
33: Stützarme
X, Y, Z: Richtungen
100: Verfahren
101: Bereitstellen
102: Beschichten
103: Heraustrennen
104: Formen
104a: Formen
105: Anordnen
106: Befestigen

Claims

Elektrischer Verbinder (1a, 1b), aufweisend: mindestens einen Grundkörper (2a,2b) mit mindestens einem Kontaktabschnitt (3a,3b) und mindestens einem Anschlussabschnitt (4a,4b), wobei der Anschlussabschnitt (4a,4b) zum Befestigen eines elektrischen Leiters vorgesehen ist, wobei der Grundkörper (2a,2b) mindestens aus einem ersten Material hergestellt ist, und wobei in mindestens einem Flächenbereich (5,6) des Kontaktabschnitts (3a,3b) mindestens eine Schicht (7) aus einem zweiten Material angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) aus dem zweiten Material mittels Walzplattieren oder einem additiven Fertigungsverfahren aufgebracht ist.
Elektrischer Verbinder (1a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (3a) mindestens eine Steckerklinge (8) aufweist, dass in mindestens einem Flächenbereich (5,6) der Steckerklinge (8) die Schicht (7) aus dem zweiten Material angeordnet ist, bevorzugt dass in mindestens zwei, insbesondere gegenüberliegend angeordneten, Flächenbereichen (5,6) der Steckerklinge (8) jeweils mindestens eine Schicht (7) aus dem zweiten Material angeordnet ist.
Elektrischer Verbinder (1b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (4a,4b) mindestens eine Steckeraufnahme (11) aufweist, und dass der Flächenbereich (5,6) mit der Schicht (7) aus dem zweiten Material innerhalb der Steckeraufnahme (11) angeordnet ist, insbesondere dass die Steckeraufnahme (11) durch Falten des Grundkörpers (2b) ausgebildet ist.
Elektrischer Verbinder (1b) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckeraufnahme (11) mindestens ein erstes Kontaktelement (12) aufweist, dass das erste Kontaktelement (12) entgegen einer Federkraft auslenkbar ist, und dass mindestens in einem Flächenbereich (5,6) des ersten Kontaktelements (12) eine Schicht (7) aus dem zweiten Material angeordnet ist.
Elektrischer Verbinder (1b) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckeraufnahme (11) mindestens ein zweites Kontaktelement (13) aufweist, dass das erste Kontaktelement (12) und das zweite Kontaktelement (13) gegenüberliegend zueinander angeordnet und entgegen einer Federkraft auseinanderbewegbar sind, insbesondere dass in mindestens einem Flächenbereich (5,6) an beiden Kontaktelementen (12,13) jeweils mindestens eine Schicht (7) aus dem zweiten Material angeordnet ist.
Elektrischer Verbinder (1b) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (12) und/oder das zweite Kontaktelement (13) eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Kontaktlamellen (14) aufweisen, insbesondere jeweils sechs gegenüberliegend angeordnete Kontaktlamellen (14), und dass in mindestens einem Flächenbereich (5,6) jeder Kontaktlamelle (14) mindestens eine Schicht (7) aus dem zweiten Material angeordnet ist, bevorzugt dass die Kontaktlamellen (14) vollständig mit dem zweiten Material bedeckt sind.
Elektrischer Verbinder (1b) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckeraufnahme (11) von einem Federkasten (15) umgeben ist, dass der Federkasten (15) eine Einführöffnung (16) für eine Steckerklinge (8) definiert, und dass der Federkasten (15) mindestens ein Rastmittel (17) zur Befestigung des elektrischen Verbinders (1b) aufweist.
Elektrischer Verbinder (1b) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkasten (15) durch Umbiegen aus einem Blechrohling hergestellt ist, und dass die durch das Umbiegen aneinanderliegenden Endkanten (19a, 19b) des Federkastens (15) form- und/oder stoffschlüssig verbunden sind, insbesondere mittels Schwalbenschwanzverbindung (20) und/oder Schweißverbindung (21).
Elektrischer Verbinder (1b) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkasten (15) an dem Grundkörper (2b) kraft- und/oder formschlüssig befestigt ist, und dass der Federkasten (15) in zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (23,25) jeweils einen Ausschnitt (26,27) aufweist, insbesondere dass der Federkasten (15) mit dem Grundkörper (2b) durch mindestens zwei, insbesondere vier, mit dem Grundkörper (2b) verstemmte Verbindungsflügel (28) verbunden ist.
Elektrischer Verbinder (1a, 1b) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material und das zweite Material von mindestens einer Schicht aus einem dritten Material überdeckt sind, insbesondere dass das dritte Material durch Galvanisieren aufgebracht ist.
Elektrischer Verbinder (1a, 1b) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schicht (7) aus dem zweiten Material eine Dicke zwischen 12 µm und 150 µm aufweist, insbesondere eine Dicke zwischen 12 µm und 50 µm aufweist, bevorzugt die Dicke etwa 25 µm oder etwa 35 µm beträgt.
Elektrischer Verbinder (1a, 1b) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material Kupfer oder eine Kupfer-Legierung ist und/oder das zweite Material Silber oder eine Silber-Legierung ist, insbesondere AgNi015 oder AgCu3.
Verbindersystem (30) mit mindestens einem ersten elektrischen Verbinder (1a) und mindestens einem zweiten elektrischen Verbinder (1b), wobei der erste Verbinder (1a) und der zweite Verbinder (1b) in ihren Kontaktabschnitten (3a,3b) miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbinder (1a) und/oder der zweite Verbinder (1b) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet sind/ist.
Verfahren (100) zur Herstellung eines elektrischen Verbinders (1a, 1b), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens folgende Verfahrensschritte umfasst sind: - Bereitstellen (101) eines Blechbandes aus einem ersten Material, - Zumindest teilweises Beschichten (102) des Blechbandes mit mindestens einem Streifen aus einem zweiten Material mittels Walzplattieren oder einem additiven Fertigungsverfahren, - Heraustrennen (103) mindestens eines Rohlings für einen elektrischen Verbinder (1a,1b) aus dem Blechband einschließlich des Flächenbereichs (5,6) mit dem Streifen aus dem zweiten Material, so dass der Streifen aus dem zweiten Material im Kontaktabschnitt (3a,3b) eines aus dem Rohling herstellbaren elektrischen Verbinders (1a, 1b) liegt, - Formen (104) eines elektrischen Verbinders (1a,1b), aufweisend mindestens einen Kontaktabschnitt (3a,3b) und mindestens einen Anschlussabschnitt (4a,4b) aus dem Rohling.
Verfahren (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ferner folgender Verfahrensschritt umfasst ist: - Formen (104a) des elektrischen Verbinders (1a, 1b) durch Falten des Rohlings, so dass der Kontaktabschnitt (3b) mindestens eine Steckeraufnahme (11) aufweist.
Verfahren (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ferner folgender Verfahrensschritt umfasst ist: - Anordnen (105) eines die Steckeraufnahme (11) zumindest teilweise umgebenden Federkastens (15), - Befestigen (106) des Federkastens (15) an dem Grundkörper (2b) durch Verstemmen mindestens eines Verbindungsflügels (28).