DE10320541A1

DE10320541A1 - Elektrisches Kontaktelement

Info

Publication number: DE10320541A1
Application number: DE10320541A
Authority: DE
Inventors: Ingo Schulz
Original assignee: Grote and Hartmann GmbH and Co KG
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: DE10320541B4; DE20207231U1

Abstract

Elektrisches Kontaktelement aus einem Blechstanzteil mit einem rechteckrohrförmigen Federarmbasisbereich (2), an den sich einendig ein Steckkontaktbereich (3) anschließt, wobei an die Bodenwandung (4) und die Deckenwandung (5) des Federarmbasisbereichs (2) steckbereichseitig je zwei in der Blechebene parallel auf Abstand nebeneinander eine Lücke (20) bildend, Kontaktfederarme (10, 11) sich gegenüberliegend angebunden sind. Vorderendig sind die beiden Kontaktfederarme (10) und die beiden Kontaktfederarme (11) an je einem Stecköffnungssteg (12, 14) angebunden, der in der Ebene der Seitenwandungen (6) abgebogene Seitenlappen (13, 15) aufweist. An die Seitenwandungen (6) sind steckbereichseitig zwei seitliche Arme (17) angebunden, die jeweils zwischen sich einen schmalen Spalt (18) bilden, der auch die Lappen (13, 15) beabstandet. Die Kontaktfederarme (10, 11) sind im Anbindungsbereich der Federarmbasis (2) schmaler als im Übergangsbereich zu den Querstegen (12, 14), und die seitlichen Arme (17) weisen im jeweiligen Anbindungsbereich Übergangsbereiche (24, 25, 26) auf, die breiter sind als die Breite ihrer hauptsächlichen Längserstreckung.

Description

Die Erfindung betrifft ein buchsenartiges elektrisches Kontaktelement aus einem Blechstanzteil mit im Querschnitt rechteckförmigem Steckkontaktbereich.
Derartige meist quaderförmige miniaturisierte elektrische Kontaktelemente aus einem Blechstanzteil sollen derart ausgebildet sein, daß sie ohne Überfeder hohe Kontaktkräfte auf ein in die Buchse gestecktes stiftartiges Gegenkontaktelement übertragen können (GB-PS 1 113 856, EP 0 301 701 B1, EP 0 566 038 B1).
Die hohe Kontaktkraft resultiert daraus, daß sich gegenüberliegend angeordnete, an eine rechteckrohrförmige Federarmbasis angebundene, in der Blechebene federnde Kontaktfederarme mit zur Blechebene hochkant angeordneten und senkrecht zur Blechebene federnden seitlichen Federarmen in Verbindung stehen.
Die bekannten Ausführungsformen der in Rede stehenden Kontaktelemente weisen trotz zahlreicher Lösungsvorschläge immer noch zu niedrige Kontaktkräfte, zu geringe Federwege (harte Federkennlinien) und insbesondere zu hohe physikalische Spannungen im Blechmaterial bei gestecktem Kontaktstift auf, die langfristig zum kontaktkraftmindernden Materialkriechen führen, insbesondere dann, wenn das Kontaktelement aufgrund elektrischer Belastung oder infolge äußerer Bedingungen wärmebelastet wird.
Aufgabe der Erfindung ist, ein buchsenartiges elektrisches Kontaktelement aus einem Blechstanzteil mit in Blechebene federnden Kontaktfederarmen und mit den Kontaktfederarmen in Verbindung stehenden hochkant angeordneten und hochkant federnden seitlichen Armen zu schaffen, das bei gleichen äußeren Raumabmessungen und gleicher Stromübertragungskapazität im Vergleich zu bekannten Kontaktelementen wesentlich höhere Kontaktkräfte mit relativ weichen Federkennlinien übertragen kann und physikalische Spannungsverteilungen gewährleistet, mit denen ein Materialkriechen bzw. eine Materialermüdung vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine entsprechend optimierte Raumform gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispielhaft näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt perspektivisch ein erfindungsgemäßes miniaturisiertes elektrisches Kontaktelement mit bevorzugter Raumform.
Das im wesentlichen rechteckrohrförmige erfindungsgemäße elektrische Kontaktelement 1 ist aus einem Blechstanzteil geformt. Es weist einen rechteckrohrförmigen Federarmbasisbereich 2 auf, an den einendig ein Steckkontaktbereich 3 angebunden ist. Anderendig können an sich bekannte Kontaktierungselemente wie Lötbeine oder Schneidklemmkontaktelemente oder Crimpkrallen oder dergleichen vorgesehen sein (nicht dargestellt).
Der rechteckrohrförmige Federarmbasisbereich 2 hat eine Bodenwandung 4, eine längs geteilte Deckenwandung 5 und zwei Seitenwandungen 6. Die Längsteilung der Deckenwandung 5 resultiert aus den Blechstoßkanten 7, für die zweckmäßigerweise eine Schweiß- oder Lötverbindung 8 vorgesehen ist, so daß die Federarmbasis 2 daran gehindert ist, beim Stecken eines Gegensteckkontaktstifts aufzufedern. Dadurch können weitgehend konstante Federkräfte des Kontaktelements gewährleistet werden.
Im Bereich der rückwärtigen Endkante 9 der Federarmbasis 2 können Kontaktstellen wie Lötarme oder Schneidklemmkontaktelemente oder dergleichen angeordnet sein.
An die Bodenwandung 4 und die Deckenwandung 5 der Federarmbasis 2 sind steckbereichseitig je zwei in der Blechebene parallel auf Abstand nebeneinander, eine Lücke 20 bildend, angeordnete Kontaktfederarme 10, 11 angebunden, die zweckmäßigerweise identisch ausgebildet sind und sich gegenüberliegen. Vorderendig sind die beiden Kontaktfederarme 10 an einen sich quer zu ihrer Längserstreckung erstreckenden Stecköffnungssteg 12 angebunden, der in der Ebene der Deckenwandung 5 liegt und in der Ebene der Seitenwandungen 6 abgebogene Seitenlappen 13 aufweist. Die Stoßkanten 7 des Blechstanzteils gehen durch den Stecköffnungssteg 12 hindurch und sind zweckmäßigerweise ebenfalls mit einer Schweiß- oder Lötverbindung 8 überbrückt.
In der Ebene der Bodenwandung 4 ist vorderendig an die Kontaktfederarme 11 ebenfalls ein sich quer zu den Federarmen 11 erstreckender Stecköffnungssteg 14 angebunden, der auch in der Ebene der Seitenwandungen 6 abgebogene Seitenlappen 15 aufweist. Die Stege 12, 14 bilden mit ihren Seitenlappen 13, 15 eine Stecköffnung 16 für einen Gegensteckkontaktstift (nicht dargestellt).
An die Seitenwandungen 6 der Federarmbasis 2 sind außerdem je zwei in die Seitenlappen 13 bzw. 15 übergehende seitliche Arme 17 angebunden, die im Vergleich zu den Kontaktfederarmen 10, 11 hochkant stehen und jeweils zwischen sich einen schmalen Spalt 18 bilden, der auch die Lappen 13, 15 beabstandet. Ihre Hochkanthöhe ist geringer als die Hochkanthöhe der Seitenwandungen 6 und liegt etwa zwischen 1/2 und 2/3 Letzterer.
Bei vorgegebenem Blechmaterial und vorgegebener Blechstärke gewährleistet ein solches elektrisches Kontaktelement eine bestimmte, relativ geringe Normalkraft und aufgrund von Materialspannungen bei gestecktem Gegenkontaktstift langfristig Materialermüdung und Materialkriechen mit der Folge der Beeinträchtigung der Kontaktkraft. Außerdem ist die Federung relativ steif.
Die Erfindung sieht zur Lösung der Probleme folgende Raumform vor.
Das erfindungsgemäße Kontaktelement 1 ist im wesentlichen im Federarmbasisbereich 2 und im Steckkontaktbereich 3 symmetrisch ausgebildet.
Die Kontaktfederarme 10, 12 weisen im Anschluß an die Federarmbasisanbindungsstelle 21 im Quermittenbereich eine Breite auf, die zwischen z. B. 1/3 und 1/2 der Halbbreite "B" des Kontaktelements 1 liegt. Im Bereich ihrer Längsmitte verbreitern sie sich zur Außenseite hin vorzugsweise mit einer in den Ecken abgerundeten Stufe 22 bis zu ihrer endgültigen Breite, die z. B. zwischen der Hälfte der Halbbreite "B" und der Breite "B" liegt. Die Lücke 20 entspricht dabei in etwa der Breite der Federarme 10, 11 im Federarmbasisanbindungsbereich oder beträgt vorzugsweise 1/2 bis 1/3 dieser Breite.
Im erweiterten Bereich, vorzugsweise im Bereich ihrer Anbindung sind die Federarme 10, 11 an die Querstege bzw. Stecköffnungsstege 12, 14 zur Bildung von Kontaktstellen 23 für einen Gegenkontaktstift aufeinander zu gebogen.
Zweckmäßig für das Erwirken der erfindungsgemäßen Ziele sind konkavbogenförmige Anbindungsstellen an der Federarmbasis 2 und den Querstegen 12, 14 für die Kontaktfederarme 10, 11 und die seitlichen Arme 17. Zudem ist vorgesehen, daß der Spalt 18 zwischen den seitlichen Armen 17 im Anbindungsbereich der Federarmbasis 2 etwas erweitert ausgebildet ist.
Insbesondere in Kombination mit den bogenförmigen Anbindungsstellen wirken gestufte, insbesondere aber kontinuierliche Verbreiterungen im Anbindungsbereich der seitlichen Arme 17. Im Bereich der Laschen 13, 15 ist eine Verbreiterung 24 vorgesehen, die konkavbogenförmig verläuft und vorzugsweise in den Anbindungsbogen der Kontaktfederarme 10, 11 übergeht.
Eine weitere Verbreiterung 25 ist im Anbindungsbereich der Federarmbasis 2 vorgesehen, die vorzugsweise ebenfalls konkavbogenförmig beginnt und kontinuierlich in einen Konvexbogen übergeht. Erfindungsgemäß geht die Verbreiterung 25 über die Biegekante zwischen der Decken- bzw. Bodenwandung hinweg, vorzugsweise in eine etwa gleichförmige stetige Verjüngung 26 über, die ihrerseits konkavbogenförmig in die beginnende konkavbogenförmige Anbindungsstelle 21 der Kontaktfederarme 10, 11 mündet.
Die Übergänge 24, 25 und 26 sind stetige oder stufenförmige, die Steifigkeit der seitlichen Arme 17 regulierende Verbreiterungen, die es ermöglichen, die Federkräfte der die Federkräfte der Kontaktfederarme 10, 11 unterstützenden und erhöhenden seitlichen hochkantfedernden Arme 17 zu optimieren, wobei die gestuften Übergänge auch andere Kantenverläufe als konkav- oder konvexbogenförmig aufweisen können; sie können beispielsweise getreppt, gewellt, gezackt, mehrbögig oder dergleichen sein.
In jedem Fall ergeben sich optimale Federkräfte an den Kontaktstellen 23 bei hoher Kontaktkraft und vor allem nur geringe physikalische Spannungen im Blechmaterial, so daß selbst bei höheren Temperaturen, wie sie z. B. im Motorraum eines Kraftfahrzeugs herrschen können, langfristig ein Materialkriechen verhindert werden kann.
Durch die Erfindung kann z. B. ein beschriebenes Kontaktelement nach dem Stand der Technik mit den Abmessungen 7, 3 × 4 × 17 mm (Breite, Höhe, Länge) und einer Blechdicke von 0,4 mm, das eine Kontaktkraft an den Kontaktstellen von etwa 8 N gewährleistet, mit den erfindungsgemäßen Raumformveränderungen auf eine Kontaktkraft von 14 N gebracht werden, was andernfalls allenfalls nur mit der doppelten Blechdicke oder mit Überfedern erreichbar wäre. Die erfindungsgemäße Raumform wirkt aber eben nicht nur kontaktkrafterhöhend sondern insbesondere auch günstig auf die Spannungen im Blechmaterial, die offenbar sehr homogen verteilt werden, so daß langfristig Materialkriechen auch bei höherer Temperatur verhindert werden kann. Verhindert werden insbesondere Schubverformungen im Anbindungsbereich der Laschen 13, 15.
Nach der Erfindung wurde die Breite der Kontaktfederarme 10, 11 im Anschluß an den Federarmbasisbereich 2 zur Optimierung der Federkennlinie reduziert und dafür die Höhe der seitlichen Arme 17 entsprechend erhöht, woraus die Optimierung der Federkräfte resultiert.

Claims

1. Rechteckrohrförmiges elektrisches Kontaktelement aus einem Blechstanzteil mit einem rechteckrohrförmigen Federarmbasisbereich (2), an den sich einendig ein Steckkontaktbereich (3) anschließt und an dem anderendig an sich bekannte Kontaktierungselemente vorgesehen sein können, wobei
der Federarmbasisbereich (2) eine Bodenwandung (4), eine Deckenwandung (5) und zwei Seitenwandungen (6) aufweist,
an die Bodenwandung (4) und die Deckenwandung (5) steckbereichseitig je zwei in der Blechebene parallel auf Abstand nebeneinander eine Lücke (20) bildend, Kontaktfederarme (10, 11) sich gegenüberliegend angebunden sind,
vorderendig die beiden Kontaktfederarme (10) an einem sich quer zu ihrer Längserstreckung erstreckenden Stecköffnungssteg (12) angebunden sind, der in der Ebene der Deckenwandung (5) liegt und in der Ebene der Seitenwandungen (6) abgebogene Seitenlappen (13) aufweist,
vorderendig an die Kontaktfederarme (11) in der Ebene der Bodenwandung (4) ein sich quer zu den Federarmen (11) erstreckender Stecköffnungssteg (14) angebunden ist, der in der Ebene der Seitenwandungen (6) abgebogene Seitenlappen (15) aufweist,
die Stege (12, 14) mit ihren Seitenlappen (13, 15) eine Stecköffnung (16) bilden,
jeweils an die Seitenwandungen (6) steckbereichseitig zwei im Vergleich zu den Kontaktfederarmen (10, 11) hochkant stehende seitliche Arme (17) angebunden sind, die jeweils zwischen sich einen schmalen Spalt (18) bilden, der auch die Lappen (13, 15) beabstandet,
die Kontaktfederarme (10, 11) im Anbindungsbereich der Federarmbasis (2) schmaler sind als im Übergangsbereich zu den Querstegen (12, 14),
die seitlichen Arme (17) im jeweiligen Anbindungsbereich Übergangsbereiche (24, 25, 26) aufweisen, die breiter sind als die Breite ihrer hauptsächlichen Längserstreckung.

2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsbereiche (24, 25, 26) stufenförmig ausgebildet sind.

3. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsbereiche (24, 25, 26) bogenförmig ausgebildet sind.

4. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kontaktfederarme (10, 11) stufenförmig verbreitern.

5. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kontaktfederarme (10, 11) bogenförmig verbreitern.

6. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbindungsstellen der Kontaktfederarme (10, 11) und der seitlichen Arme (17) konkavbogenförmige Übergänge aufweisen.

7. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es im Federarmbasisbereich (2) und im Steckkontaktbereich (3) symmetrisch ausgebildet ist.

8. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwandung (4) oder die Deckenwandung (5) in Längsrichtung verlaufende Stoßkanten (7) aufweist, die miteinander z. B. mit mindestens einem Schweiß- oder Lötpunkt verbunden sind.

9. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis g, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecköffnungssteg (12) oder der Stecköffnungssteg (14) Stoßkanten (7) aufweist, die miteinander verbunden sind, z. B. mit einer Schweiß- oder Lötpunktverbindung (8).

10. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarme (10, 11) im erweiterten Bereich, vorzugsweise im Bereich ihrer Anbindung, an die Querstege (12, 14) zur Bildung von Kontaktstellen (23) aufeinander zu abgebogen sind.

11. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (18) zwischen den seitlichen Armen (17) im Anbindungsbereich der Federarmbasis (2) etwas erweitert ausgebildet ist.

12. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung (25) über die Biegekante zwischen der Decken- und Bodenwandung hingweggeht und in der Deckenwandung in eine Verjüngung (26) übergeht.