DE19548168C2 - Einteiliges Kontaktelement - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem einteiligen Kontaktelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches einteiliges Kontaktelement ist aus der EP 0133094 B1 bekannt. Dort ist eine Verbindungsklemme beschrieben, die an ihrem einen Endbereich min einem Anschlußkabel zu verbinden ist, während der andere Anschlußbereich zur Aufnahme eines Stecker­ stiftes, z. B. von einer Zündkerze oder einem Zündkerzenstecker, dient. Zur Verbindung mit dem Ende des Anschlußkabels wird eine im Endbereich der Verbindungsklemme befindliche Quetschhülse auf den Isoliermantel und das abisolierte Ende des Kabels aufgesteckt und darauf vercrimpt. An diese Quetschhülse schließt sich eine spiralförmig gewickelte Buchse an, die auf einen Kontaktstift des Funktionselementes (Zündkerze, Zünd­ kerzenstecker) aufsteckbar ist. Hierzu weist der Kontaktstift des Funktionselementes eine Nut auf, in die ein von außen durch Fenster in den Windungen der Kontaktbuchse hineinragender Haken einrasten kann. Während des Aufsteckvorganges federt die Kontaktbuchse auf, um nach der Verrastung wieder ihren ursprünglichen Umfang einzunehmen.

Eine derartige Anordnung ist insofern vorteilhaft, als eine kon­ taktsichere Verbindung zwischen dem Anschlußkabel und dem elek­ trischen Funktionselement erreicht wird, und die Einteiligkeit der Verbindungsklemme eine kostensparende Herstellung ermög­ licht.

Nachteilig ist allerdings, daß durch die Lösbarkeit des Rasthakens eine Verwendung als Kontaktelement zwischen einem Zündkabel und einem Zündkerzenstecker ausgeschlossen ist. Unlösbare Kontaktelemente werden bei vorgefertigten, d. h. mit einer Isolierhülle umspritzten, Zündkerzensteckern zum Anschluß des Zündkabels eingesetzt. Die Verbindung zwischen der Kontaktbuchse und dem Zündkerzenstecker muß dabei so beständig sein, daß bei einer Zugbelastung einer derartig aufgebauten Steckeranordnung ausschließlich die wartungsgerechte Trennung zwischen dem Zündkerzenstecker und der Zündkerze erfolgt.

Aus der DE 83 13 411 U1 ist eine Anordnung bekannt, bei der eine Buchse auf einen Kontaktstift eines Zündkerzensteckers aufsteck­ bar und mit diesem unlösbar rastverbunden ist. Hierzu weist der Kontaktstift des Funktionselementes eine Rastnut auf, in die ein Federring der Anschlußbuchse des Anschlußkabels einrasten kann. Der Federring ist trapezförmig ausgebildet und liegt mit einem wesentlichen Teil seines Umfanges außen in einer Nut der Anschlußbuchse. Der gerade Steg des Federringes durchsetzt eine radiale Öffnung der Buchse und ragt mit einem Teil seines Umfan­ ges über den Innenmantel der Buchse hinaus. Der Steg dient zur Verrastung in einer entsprechenden Nut des Kontaktstiftes. Der Federring wird bei der Fertigung der Kontaktbuchse als separates Teil in die Anordnung aufgenommen. Diese Mehrteiligkeit der Kontaktbuchse erhöht den Fertigungsaufwand und ist daher unerwünscht.

In der DE 26 32 387 C2 ist eine Klemme für ein Zündkabel beschrieben, die eine verbesserte Fixierung des Leiters gewährleistet und so die Leitfähigkeit der Verbindung erhöht. Zur Aufnahme einer Zündkerzenelektrode wird ein Teil des Blechzuschnittes zu einer zylindrischen Buchse gerollt. Die einander gegenüberliegenden Enden des Zuschnittes stoßen dabei gegeneinander und bilden eine geteilte Naht. Die Verriegelung der Buchse an der Naht erfolgt über an den Enden des Zuschnittes vorstehende Finger und eine den Nahtbereich umfassende C-förmige Federklammer, so daß die Zündkerzenelektrode in die auf federnde Buchse eingeführt und elastisch darin gehalten wird. Die Klemme eignet sich nur für den Einsatz als lösbare Verbindung zu Zündkerzen.

Aus der US 3 793 616 ist ein Zündkerzenstecker bekannt, der zur Aufnahme einer Zündkerzenelektrode eine gerollte Buchse aufweist, deren Enden sich überlappen. Beim Aufstecken oder Abziehen des Zündkerzensteckers auf bzw. von einer Zündkerze federt die Buchse elastisch auf. Um eine Überbeanspruchung dieser Feder zu vermeiden, sind aus der inneren Lage der Buchse Ansätze herausgebogen, die in der äußeren überlappenden Lage in ein Fenster eingreifen. Der Federweg der Buchse wird durch die Breite des Fensters auf das notwendige Maß begrenzt. Ein Aufbiegen der Buchse über die Elastizitätsgrenze hinaus ist nicht mehr möglich. Aufgrund einer einwärts gerichteten Pille für den Eingriff in die Nut einer Zündkerze ist der Zündkerzenstecker ausschließlich für lösbare Verbindungen geeignet.

Ausgehend von dem eingangs bezeichneten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktelement, gattungsgemäßer Art, zu schaffen, das preisgünstig ist, und das eine unlösbare Verbindung zwischen dem Anschlußkabel und dem Zündkerzenstecker ermöglicht, die schnell und sicher herstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Es wird vorgeschlagen, den Rasthaken, sowohl zur üblichen Sicherung gegen axiale Belastung als auch erfindungsgemäß zur Sicherung gegen radiale Belastung zu benutzen. Einerseits erfolgt eine derartige Sicherung durch gegenseitigen Anschlag von Rasthaken und Seitenwand der Nut und andererseits durch eine zusätzliche Ausnehmung. Diese Ausnehmung gewährleistet, daß die Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Zündkerzenstecker auch bei radialer Belastung aufrechterhalten wird. Die Ausnehmung befindet sich an der dem Zündkerzenstecker zugewandten Seitenkante des abgebogenen Hakens. Bei radialer Belastung dieser Verbindung wird die Ausnehmung gegen die dem Zündkerzenstecker zugewandte Innenkante des Fenster gedrückt, so daß die Hülse nur über die Länge zwischen den Seitenrändern der Ausnehmung aufgefedert werden kann. Die Ausnehmung ist so bemessen, daß die Verbindung auf natürliche Belastungen elastisch reagiert. Der Rasthaken bleibt jedoch weiterhin so weit mit der Nut in Eingriff, daß ein Lösen der Verbindung nicht möglich ist.

Die Verbindung ist natürlich auch gegen axiale Belastungen gesi­ chert. Der Rasthaken stößt bei einer axialen Belastung mit seiner der Ausnehmung gegenüberliegenden Kante gegen eine Seitenwand der Nut, so daß ein entsprechender Widerstand eine Zugbewegung blockiert. Dieses Merkmal ist ein zwangsläufiges Erfordernis für eine derartige Anordnung, die aus einem Anschlußkabel, einem Kontaktelement und einem Zündkerzenstecker besteht. Die Verbindungen zwischen diesen drei Elementen müssen wesentlich stabiler sein als die Verbindung zwischen dieser Anordnung und einer Zündkerze, um ein wiederholtes Aufstecken und Abziehen auf eine Zündkerze zu gewährleisten. Derartige Anordnungen werden dann verwandt, wenn der Zündkerzenstecker vorab mit einer Isolierhülle umgeben wird, und erst anschließend das Zündkabel kontaktiert werden muß.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kontaktstift des Zündkerzensteckers eine Einführhilfe aufweist. Da sich der Verbindungsbereich zwischen dem Kontaktelement und dem Zündkerzenstecker innerhalb der isolierhülle befindet und daher optisch nicht kontrollierbar ist, ermöglicht eine solche Aufsteckschräge eine unproblematische Montage.

Eine weitere Hilfe zur Gewährleistung einer sicheren Verbindung wird durch ein akustisches Signal geschaffen. Die Federkraft, die beim Verrasten des Rasthakens in der Nut des Zündkerzensteckers wirkt, ist so bemessen, daß ein Klick-Geräusch zu vernehmen ist. Die Federkraft läßt sich durch die Länge der den Rasthaken tragenden Lasche einstellen und ist optimal, sofern die Lasche die Hülse zur Hälfte umgreift und in ein entsprechend angeordnetes Fenster der Hülse eingreift. Bei einer kürzer dimensionierten Lasche vermindert sich die Elastizität, während bei einer längeren Lasche der fertigungstechnische Aufwand beim Formen der Hülse ansteigt.

Die Breite des Fensters, in dem sich der Rasthaken bewegt, ist so definiert, daß ein Auffedern während des Aufsteckvorganges möglich ist, aber gleichzeitig vermieden wird, daß das Kontaktelement auf einen Kontaktstift des Zündkerzensteckers aufgeschoben werden kann, der nicht dem Umfang der Hülse entspricht. Desweiteren fängt das Fenster Fertigungstoleranzen ab. Die Breite des Fensters kann z. B. auf den Hülsenumfang bezogen sein und 1/10 davon betragen.

Der Rasthaken ist so dimensioniert, daß er ständig, d. h. auch bei einem radialen Auffedern der Hülse entsprechend der Länge der Ausnehmung, hinreichend tief in die Nut des Kontaktstiftes eingreift.

Der Rasthaken dient erst in sekundärer Funktion zur Übertragung des Stromes von dem Kontaktelement auf den Zündkerzenstecker. Die elektrische Kontaktierung erfolgt an den Bereichen der Hülseninnenfläche, die direkt von dem Kontaktstift berührt werden. Demzufolge existiert zu beiden Seiten der Nut je eine radiale Kontaktzone, die zwischen dem Kontaktstift und der Kontakthülse angeordnet ist. Damit diese Berührungsflächen über den gesamten Umfang der Hülse vorhanden sind, stoßen die Kanten der Hülse an der Nahtstelle direkt aneinander. Diese stufenfreie Nahtstelle erfordert an der Austrittsstelle der Lasche aus einer der Stoßkanten eine entsprechende Aussparung an der gegenüberliegenden Stoßkante, um einen fließenden Übergang zu ermöglichen. Dies läßt sich werkzeugtechnisch einfach realisieren und unterstützt die Federwirkung der Lasche.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Zuschnitt des Kontaktelementes.

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des fertig gebogenen Kontaktelementes aus dem Zuschnitt nach Fig. 1.

Fig. 3 eine im Bereich der Hülse geschnittene Perspektiv-Dar­ stellung des Kontaktelementes mit einem eingesteckten Kontaktstift eines Zündkerzensteckers.

Fig. 4a-c das Aufstecken des Kontaktelementes auf den Kontaktstift.

Fig. 5 eine axiale Belastung der Verbindung zwischen Kontaktelement und Kontaktstift.

Fig. 6 eine radiale Belastung der Verbindung zwischen Kontaktelement und Kontaktstift.

Die Figuren sind in verschiedenen vergrößerten Maßstäben dargestellt. Ein Kontaktelement 1 wird aus einem federelastischen Metall einteilig gefertigt, wobei ein Zuschnitt 2 gemäß Fig. 1 aus einer Blechtafel ausgestanzt wird. Die tatsächlichen Abmessungen können z. B. 25 mm in der Länge des Kontaktelementes 1 und 5 mm im Durchschnitt betragen. Aus diesem Zuschnitt 2 wird anschließend durch verschiedene Formgebungsver­ fahren das Kontaktelement 1 hergestellt. Das gezeigte Kontaktelement 1 ist auf die konkrete Darstellung der Verbindung zwischen dem Kontaktelement 1 und einem Kontaktstift 3 eines Zündkerzensteckers (nicht dargestellt) beschränkt. Auf die detaillierte Darstellung und Beschreibung eines Crimpabschnittes 4 und eines darin zu befestigenden Zündkabels wurde bewußt verzichtet. Ein derartiges Kontaktelement 1 bildet zusammen mit dem Zündkabel und dem Zündkerzenstecker eine Anordnung, die eine Zündkerze kontaktiert. Der Zündkerzenstecker wird vorab in einen Isoliermantel eingespritzt, und anschließend das Kontaktelement 1 mit dem angecrimpten Kabel aufgesteckt. Solche indirekt mit dem Zündkabel verbundenen Zündkerzenstecker haben gegenüber direkt mit dem Zündkabel verbundenen Zündkerzenstecker den Vorteil, daß sich eine Abdichtung der Einheit wesentlich einfacher realisieren läßt.

Im Bearbeitungszustand als Zuschnitt 2 weist das Kontaktelement 1 einen rechteckigen Crimpabschnitt 4 auf, der über eine Brücke 5 einteilig mit einem rechteckigen Steckabschnitt 6 verbunden ist. Der Zuschnitt 2 wird um eine Längsachse A zu einem montage­ fähigen Kontaktelement 2 gebogen. Der Crimpabschnitt 4 wird zu einer Halbschale geformt, die quer zur Längsachse mit einem Wellenprofil 7 zur Erhöhung der Befestigungseigenschaften zwischen Zündkabel und Kontaktelement 1 ausgebildet ist. Der Steckabschnitt 6 wird zu einer geschlossenen Hülse 8 gebogen, so daß die beiden seitlichen Kanten 9 und 10 direkt aneinanderstoßen. An der Kante 9 ist eine Lasche 10 angeformt, die die Hülse 8 um die Hälfte ihres Umfanges federnd umgreift und mit einem Rasthaken 12 in ein Fenster 13 der Hülse 8 eingreift. Eine Aussparung 14 an der Kante 10 gewährleistet, daß die Hülse 8 in einem fließenden Übergang von der Kante 9 an umgriffen wird. Die Lasche 11 endet in einem rechtwinklig abgebogenen Rasthaken 12, der an seiner in Steckrichtung S liegenden Seitenkante 15 eine Schräge 16 und eine Ausnehmung 17 aufweist. Das Fenster 13 nimmt den Rasthaken 12 auf und erlaubt eine radiale Auslenkung des Rasthakens 12 bzw. der Lasche 11 um 1/10 des Hülsenumfanges.

Ein den Hülsenabmessungen entsprechender Kontaktstift 3 eines Zündkerzensteckers kann in das Kontaktelement 1 eingeführt und darin verrastet werden. Eine Nut 18 trennt den Kontaktstift 3 in zwei Kontaktbereiche 19 und 20. Der vordere Kontaktbereich 19 läuft in einer radial angeordneten abgeschrägten Einführhilfe 21 aus.

Im folgenden werden die Bewegungsabläufe bei der Verbindung des Kontaktelementes 1 mit dem Kontaktstift 3 beschrieben (Fig. 4a-c). Das Einführen des Kontaktstiftes 3 in die Hülse 8 wird durch das Aneinandergleiten der Einführhilfe 21 und der Schräge 16 erleichtert. Dabei wird der Rasthaken 12 aus der Hülse 8 herausgedrückt. Die Lasche 11 gibt dieser Bewegung im Rahmen der Breite B des Fensters federelastisch nach und verursacht eine leichte Umfangsvergrößerung der Hülse 8. Der Kontaktstift 3 kann vollständig in die Hülse 8 eingeführt werden. Dieser Bewegungsvorgang wird durch das Einrasten des Rasthakens 12 in der Nut 18 beendet und durch ein akustisches Signal verdeutlicht.

Bei einer axialen Belastung dieser Verbindung schlägt die Seitenkante 22 des Rasthakens 12 an eine Seitenwand 23 der Nut 18 an und verschiebt die Lasche 11 einschließlich der Ausnehmung 17 gegen eine Innenkante 24 des Fensters 13. Ein Ausreißen des Kontaktstiftes 3 aus der Hülse 8 wird so verhindert. Eine Belastung dieser Verbindung in Umfangsrichtung bewirkt neben dem vorgenannten Bewegungsablauf eine radiale Belastung der Hülse 8. Die dadurch hervorgerufene radiale Auslenkung der Lasche 11 wird durch Seitenränder 25 und 26 der Ausnehmung 17 begrenzt, so daß auch in diesem Falle der Kontaktstift 3 in der Hülse verbleibt. Die Höhe des Rasthakens 12 beträgt ungefähr das Dreifache der Materialdicke des Kontaktelementes 1, um in jedem Falle eine hinreichende Verrastung zwischen dem Rasthaken 12 und der Nut 18 zu gewährleisten. Die Konfektionierung des Kontaktelementes 1 mit einem zu groß dimensionierten Kontaktstift 3 ist nicht möglich, da der Federweg der Lasche 11 durch die Breite B des Fensters begrenzt wird und dadurch auch die maximale Umfangerweiterung der Hülse 8 festgelegt ist.

Der Stromfluß erfolgt im Steckabschnitt 6 zwischen der Hülse 8 und den Kontaktbereichen 19 und 20 des Kontaktstiftes 3. Zur Optimierung dieser Kontaktierungszonen trägt das stufenlose Umgreifen der Hülse 8 durch die Lasche 11 bei, da hierdurch im Bereich der aneinanderstoßenden Kanten 9 und 10 eine einwandfreie Berührung des Kontaktstiftes 3 gegeben ist.

Das Kontaktelement 1 ermöglicht eine kontaktsichere und unlös­ bare Verbindung zu einem Kontaktstift 3 eines Zündkerzensteckers. Die Verbindung hält sowohl radial als auch axial montage­ üblichen Belastungen stand, so daß die Trennung des Gesamtsystemes immer zwischen dem Zündkerzenstecker und der Zündkerze erfolgt. Darüber hinaus sind die Ausreißkräfte des Gesamtsystemes so bemessen, daß im Falle einer Fehlbelastung oder eines Verkanten die Verbindung zwischen dem Zündkabel und dem Crimpabschnitt 4 des Kontaktelementes 1 aufgetrennt wird.

Bezugszeichenliste

1 Kontaktelement
2 Zuschnitt
3 Kontaktstift
4 Crimpabschnitt
5 Brücke
6 Steckabschnitt
7 Wellenprofil
8 Hülse
9 Kante
10 Kante
11 Lasche
12 Rasthaken
13 Fenster
14 Aussparung
15 Seitenkante
16 Schräge
17 Ausnehmung
18 Nut
19 Kontaktbereich
20 Kontaktbereich
21 Einführhilfe
22 Seitenkante
23 Seitenwand
24 Innenkante
25 Seitenrand
26 Seitenrand
A Längsachse
S Steckrichtung
B Breite

Claims (8)

1. Einteiliges Kontaktelement (1) aus einem Metallblech gestanzt und gebogen zum Anschluß eines Zündkabels an einen Zündkerzenstecker,

• - mit einem Crimpabschnitt (4) zur dauerhaften Befestigung des Zündkabels, der U-förmig gebogen ist, und der in Querrichtung ein Wellenprofil (7) aufweist, und
• - mit einem über eine Brücke (5) an den Crimpabschnitt (4) angebundenen zu einer Hülse (8) gebogenen Steckabschnitt (6), zur Verbindung des Kontaktelementes (1) mit dem Zündkerzenstecker,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß an einer der gegenüberliegenden aneinanderstoßenden und eine Naht bildenden Kanten (9, 10) der Hülse (8) eine Lasche (11) ausgebildet ist, die die Hülse (8) teilweise umgreift und die mit einem abgebogenen Rasthaken (12) federelastisch von außen in ein Fenster (13) der Hülse (8) eingreift, und
• - daß an der dem Zündkerzenstecker zugewandten Seitenkante (15) des Rasthakens (12) eine von Seitenrändern (25, 26) begrenzte Ausnehmung (17) so ausgestanzt ist, daß der Rasthaken (12) unlösbar in dem Fenster (13) gelagert ist.

2. Einteiliges Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Seitenkante (15) eine Schräge (16) ausgebildet ist.

3. Einteiliges Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (11) die Hülse (8) über die Hälfte ihres Umfanges umgreift.

4. Einteiliges Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (B) des Fensters (13) so definiert ist, daß ein Auffedern der Hülse (8) während des Aufsteckens auf den Kontaktstift (3) möglich ist und Fertigungstoleranzen ausgleichbar sind.

5. Einteiliges Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (B) des Fensters (13) mindestens 1/20 des Hülsenumfanges beträgt.

6. Einteiliges Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kante (10) eine Aussparung (14) ausgebildet ist, so daß die Hülse (8) einen Kontaktstift (3) eines Zündkerzensteckers über ihren ganzen Umfang kontaktiert.

7. Einteiliges Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (17) höchstens das Zweifache der Materialstärke des Kontaktelementes (1) in Längserstreckung beträgt.