DE19601408C2 - Kontaktelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Leiter, der von einer Isolation umgeben ist.

Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem dünnen isolierten Leiter, beispielsweise einer Heizlitze für eine Automobilsitzheizung, mit einer An­ schlußleitung, die wesentlich dicker ist als der Leiter, ist es allgemein bekannt, die Enden des Leiters und der Anschlußleitung abzuisolieren und die abisolierten Enden durch Verlöten miteinander zu verbinden. Um zu verhin­ dern, daß die Lötverbindung zwischen dem Leiter und der Anschlußleitung bricht, muß zum einen eine Zugentlastung zwischen Anschlußleitung und Heizleiter vorgesehen wer­ den. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die gesamte Kontaktstelle mit einem Schrumpfschlauch überzogen wird. Zum anderen darf die Lötstelle, insbesondere die bis zu einem gewissen Grad mit Lötzinn vollgezogene dünne Heiz­ litze, keinen wesentlichen Biegebeanspruchungen ausge­ setzt werden. Dies wird ebenfalls durch den Schrumpfschlauch erreicht.

Es sind also wenigstens vier aufeinanderfolgende manuelle Arbeitsschritte erforderlich, um den Leiter mit der Anschlußleitung zu verbinden. Die Heizlitzen müßen manuell isoliert werden. Anschließend muß die dünne Heizlitze um die dicke Anschlußleitung verdrillt werden. Dann werden Heizlitze und Anschlußleitung manuell ver­ lötet. Schließlich wird der Schrumpfschlauch aufgesteckt und durch Heißluft thermisch geschrumpft. Die bekannte Herstellung der Verbindung ist daher sehr aufwendig.

Aus der DE 29 40 468 C2 ist es bekannt für die Zugentlas­ tung eines Heizdrahtes ein Ende einer Schiene abzuwinkeln und zu gegeneinander versetzten Zinken zu verformen. Der Heizdraht wird zwischen die Zinken eingelegt und ver­ quetscht.

Die DE 36 04 617 C2 beschreibt ein Klemmkontaktelement mit zwei über eine Biegung verbundenen Schenkeln. Auf einem Schenkel ist ein vorstehendes Trennelement vor­ gesehen, während auf dem anderen Schenkel eine Trenn­ öffnung ausgebildet ist, in die das Trennelement bei Biegung des ersten Schenkels in Richtung des zweiten Schenkels eingreifen kann. Die Weite der Trennöffnung entspricht im wesentlichen der Dicke des Stempelteils zuzüglich der doppelten Dicke eines isolierten Leiters abzüglich der doppelten Dicke der Isolierung des Leiters.

Die US 26 94 189 offenbart ein Kontaktelement für einen nicht isolierten Leiter mit einem ausgestanzten Klemm­ element, das mit einem Rand mit dem Kontaktelement ver­ bunden ist. Das Klemmelement ist an seinem freien Ende nach außen gebogen. Der Abstand des mittleren Bereichs des Klemmelements von dem Kontaktelement beträgt etwas weniger als der Durchmesser eines festzuklemmenden Leiters. Der Leiter wird zur Befestigung am freien Ende des Klemmelements zwischen Klemmelement und Kontakt­ element eingeschoben, wodurch das Klemmelement leicht nach außen gebogen wird und eine Klemmkraft auf den Leiter ausübt.

In der EP 0 634 810 A1 ist ein Kontaktelement beschrie­ ben, das angrenzende und sich abwechseln nach oben bzw. nach unten erstreckende gekrümmte Blechstreifen aufweist. Die Blechstreifen bilden einen Sitz in den ein abisolier­ tes Ende eines Leiters eingeführt wird. Anschließend werden die Blechstreifen so gequetscht, daß sie in der Ebene des Kontaktelements liegen. Der Leiter wird dabei in den Zwischenräumen zwischen des Blechstreifen festge­ halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln ein Kontaktelement zu schaffen, mit dem auf schnelle und einfache Weise eine Zugentlastung eines von einer Isolation umgebenen Leiters, eine zuverlässige elektrische Verbindung mit dem Leiter und ein Durchtren­ nen des Leiters möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Kontaktelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktelements ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Mit dem erfindungsgemäßen Kontaktelement kann auf ein­ fache Weise eine elektrische Verbindung mit einem iso­ lierten Leiter hergestellt werden, indem der Leiter quer über die wenigstens eine Trennöffnung unter das entspre­ chende klappenförmige Trennelement gelegt wird. Anschlie­ ßend wird das klappenförmige Trennelement aus seiner Ausgangsstellung in die Wirkstellung verschwenkt, wobei die Isolierung des Leiters durchtrennt wird.

Durch Verschwenkung des Klemmelements in die Klemmöffnung wird gleichzeitig eine Zugentlastung des Leiters er­ reicht, da der Leiter zwischen den entsprechenden Seiten­ rändern des Klemmelementes und der Klemmöffnung einge­ klemmt wird, ohne daß die Isolierung des Leiters durchtrennt wird.

Durch die Zusammenwirkung des Scherelements mit der Scheröffnung wird der Leiter zusätzlich nach der Trenn­ öffnung abgeschnitten.

Das erfindungsgemäße Kontaktelement eignet sich insbeson­ dere zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer dünnen Heizlitze einer Automobilsitzheizung. Eine dickere Anschlußleitung kann gegebenenfalls mittels einer herkömmlichen Steck- oder Crimpverbindung mit dem Kon­ taktelement verbunden werden.

Eine leitende Verbindung zwischen zwei dünnen Heizlitzen kann durch eine einzige Trennöffnung und ein einziges Trennelement erreicht werden.

Die Bewegung des Trennelementes, des Klemmelementes und des Scherelementes kann auf einfache Weise beispielsweise mittels einer entsprechend ausgestalteten Handzange in einem einzigen Arbeitsschritt erfolgen. Gegebenenfalls kann es erforderlich sein, zuerst das Klemmelement, dann das Trennelement und schließlich das Scherelement in die Wirkstellung zu bringen, damit ein Nachziehen des Leiters ermöglicht und ein Reißen vermieden wird.

Das erfindungsgemäße Kontaktelement läßt sich auf ein­ fache Weise durch Stanzung und Biegung eines Blechteils herstellen.

Das Kontaktelement kann jedoch auch mit Hilfe einer Laserschneidetechnik hergestellt werden, indem nebenein­ ander mehrere U-förmige Einschnitte in ein plattenförmi­ ges Blechteil geschnitten und das Blech im Bereich zwi­ schen den Schenkeln der jeweiligen U-förmigen Einschnitte nach oben gebogen wird. Die nach oben gebogenen Abschnit­ te bilden das Klemmelement, das Trennelement bzw. das Scherelement.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Kontaktelements in Anfangsstellung mit aufgelegtem isoliertem Leiter in perspektivischer Seitenansicht;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kontaktelement von Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilquerschnitt des Kontaktelements von Fig. 1 nach Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem Leiter;

Fig. 4 eine perspektivische Unteransicht einer zweiten Ausführungsform der Kontaktklemme;

Fig. 5 eine perspektivische Draufsicht auf die Kontakt­ klemme von Fig. 4;

Fig. 6 einen Stanzzuschnitt zur Herstellung der Kontakt­ klemme von Fig. 4;

Fig. 7 eine Variante eines Trennelements.

Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Kontaktelement 10 besteht aus elektrisch leitendem Stanzblech und weist einen Crimpabschnitt 12 auf, mit dem eine Anschlußleitung 14 auf herkömmliche Weise durch Vercrimpung angeschlossen ist. Anschließend an den Crimpabschnitt 12 weist das Kontaktelement 10 einen länglichen, rechteckigen und ebenen Kontaktabschnitt 16 auf, der mit dem Crimpab­ schnitt 12 ein Teil bildet.

In der Oberfläche des Kontaktabschnitts 16 sind fünf durchgehende U-förmige Einschnitte (Fig. 2) in Längsrich­ tung des Kontaktabschnittes 16 nebeneinander vorgesehen. Die U-förmigen Einschnitte können durch Stanzen oder Laserschneiden gebildet werden.

Die die Schenkelspalte 18, 20 der jeweiligen U-förmigen Einschnitte verbindenden Stegspalte 22 verlaufen jeweils parallel zu den Längsrändern des Kontaktabschnittes 16. Die Breite der senkrecht zu den Längsrändern des Kontakt­ abschnitts 16 verlaufenden Schenkelspalte 18, 20 der einzelnen U-förmigen Einschnitte nimmt aus Gründen, die nachstehend erläutert werden, zu dem Crimpabschnitt 12 hin ab.

Die Abschnitte des Kontaktabschnittes 16 zwischen den Schenkelspalten 18, 20 der jeweiligen U-förmigen Ein­ schnitte bilden von dem freien Enden des Kontaktabschnit­ tes 16 aus zu dem Crimpabschnitt 12 hin nacheinander zwei Klemmklappen 26, 28, zwei Trennklappen 30, 32 und eine Scherklappe 34. Die Klappen 26, 28, 30, 32, 34 sind um eine senkrecht zu den freien Enden der Schenkelspalte 18, 20 verlaufende Biegelinie 24 so weit nach oben gebogen, daß ihre freien Enden 36 oberhalb der Oberfläche des Kontaktabschnittes 16 angeordnet sind (Fig. 1). Nach dem Aufbiegen der Klappen 26, 28, 30, 32, 34 sind unterhalb der Klappen 26, 28, 30, 32, 34 zwei Klemmöffnungen 38, 40, zwei Trennöffnungen 42, 44 bzw. eine Scheröffnung 46 gebildet.

Die Breite der Öffnungen 38, 40, 42, 44, 46 in Längs­ richtung des Kontaktabschnittes 16 nimmt wegen der ab­ nehmenden Breite der Schenkelspalte 18, 20 in Richtung des Crimpabschnittes 12 ab, während die Breite aller Klappen 26, 28, 30, 32, 34 gleich ist. Die Klappen 26, 28, 30, 32, 34 können symetrisch in den Öffnungen 38, 40, 42, 44, 46 angeordnet sein. Sie können aber auch as­ symetrisch so angeordnet werden, daß die Breite der ein­ zelnen Schenkelspalte 18, 20 vom freien Ende bis zum Crimpabschnitt 12 hin kontinuierlich und linear abnimmt, wobei die Breite des letzten Scherpaltes annähernd Null ist.

Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung des Kon­ taktelements 10 mit einem elektrischen Leiter 50 wird der elektrische Leiter 50 quer über die Öffnungen 38, 40, 42, 44, 46 unterhalb der Klappen 26, 28, 30, 32, 34 gelegt. Anschließend werden die Klappen 26, 28, 30, 32, 34 gleichzeitig oder aufeinanderfolgend um die Biegelinie 24 in die unter ihnen liegenden Öffnungen 38, 40, 42, 44, 46 verschwenkt, so daß sich ihre freien Stirnseiten wenig­ stens teilweise in den Öffnungen 38, 40, 42, 44, 46 befinden (Fig. 3).

Die Breite der Schenkelspalte 18, 20 der U-förmigen Einschnitte bzw. der Öffnungen 38, 40, 42, 44, 46 ist so gewählt, daß der Leiter 50 in den Schenkelspalten zwi­ schen den Seitenrändern der Klemmöffnungen 38, 40 und den Klemmklappen 26, 28 lediglich eingeklemmt wird, ohne die Isolation zu beeinträchtigen. Hierdurch wird eine Zugent­ lastung des Leiters 50 erreicht.

Bei den anschließenden zwei Trennklappen 30, 32 und Trennöffnungen 42, 44 wird durch Zusammenwirken der scharfen Ränder der Trennklappen 30, 32 mit den Rändern der entsprechenden Trennöffnung 42 bzw. 44 die Isolation des Leiters 50 durchtrennt, so daß eine elektrische Verbindung zwischen dem Leiterkern und dem Kontaktelement 16 hergestellt wird.

Der Abstand der Scherklappe 34 und der Seitenränder der Scheröffnung 46 ist dahingegen so gering, daß der Leiter durch Zusammenwirkung der Seitenränder der Scherklappe 34 und der Seitenränder der Scheröffnung 46 durch Scherwir­ kung abgeschnitten wird.

Alle Klappen 26, 28, 30, 32, 34 werden bei ihrer Ver­ schwenkung so verformt, so daß sie ihre Lage behalten und dauerhaft ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen Leiter 50 und Kontaktelement 10 vorgesehen ist. Es kann zusätzlich jedoch ein Verriegelungselement vorgesehen werden, das sicherstellt, daß wenigstens die Trennklappen 30, 32 in ihrer Wirkstellung verharren.

Das in den Fig. 4 und 5 gezeigte Kontaktelement 60 weist eine insgesamt längliche rechteckige Form auf und ist aus einem Stanzblech hergestellt. Das Kontaktelement 60 umfaßt einen länglichen und rechteckigen Grundab­ schnitt 62, der in Längsrichtung in einen Anschlußab­ schnitt 64 und in einen Kontaktabschnitt 66 aufgeteilt ist.

Der Anschlußabschnitt 64 dient zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer entsprechenden Ein­ richtung (nicht gezeigt), an die eine Anschlußleitung angeschlossen ist, z. B. einer Crimpverbindung, einer Lötverbindung oder einer Schweißverbindung.

Der Kontaktabschnitt 66 dient wie der Kontaktabschnitt des Kontaktelementes von Fig. 1 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Leiter, der von einer Isolation umgeben ist.

In dem Kontaktabschnitt 66 sind in Längsrichtung des Kon­ taktelements 60 vier rechteckige Öffnungen, nämlich eine Klemmöffnung 68, zwei Trennöffnungen 70, 72 und eine Scheröffnung 74 vorgesehen.

Die Stirnränder der rechteckigen Öffnungen 68, 70, 72, 74 verlaufen parallel jeweils im gleichen Abstand zu den Längsrändern des Grundabschnitts 62. Die senkrecht zu den Längsrändern des Grundabschnitts 62 verlaufenden Seiten­ ränder der Öffnungen 68, 70, 72, 74 haben jeweils die gleiche Länge. Die parallel zu den Längsrändern des Grundabschnitts 62 verlaufenden Stirnränder sind jedoch unterschiedlich lang, wobei die Stirnränder der Klemm­ öffnung 68 länger sind als die Stirnränder der ersten Trennöffnung 70, die wiederum länger sind als die Stirn­ ränder der zweiten Trennöffnung 72, die länger sind als die Stirnränder der Scheröffnung 74.

An einer Längsseite weist der Kontaktabschnitt 66 an seinem Längsrand einen Faltabschnitt 76 auf, der durch Faltung des Blechteils auf sich selbst gebildet ist. Der längliche Faltabschnitt 76 weist einen parallel zu den Längsrändern des Grundabschnitts 62 verlaufenden Rand 78 auf, der bündig zu den ihm zugewandten Stirnseiten der rechteckigen Öffnungen 68, 70, 72, 74 verläuft.

Von dem Rand 78 erstrecken sich eine Klemmklappe 80, zwei Trennklappen 82, 84 bzw. eine Scherklappe 86 zentral zu den entsprechenden Öffnungen 68, 70, 72, 74 schräg nach oben. Die Länge der Klappen 80, 82, 84, 86 ist etwas geringer als die Länge der Seitenränder der Öffnungen 68, 70, 72, 74, damit die freien Stirnenden der Klappen 80, 82, 84, 86 bei ihrer Verschwenkung in die Öffnungen 68, 70, 72, 74 eintreten können. Die Klappen 80, 82, 84, 86 haben jeweils die gleiche Breite, die etwas geringer ist als die Länge der Stirnseite der Scheröffnung 74.

Die Gesamtanzahl der Öffnungen und Klappen kann den Erfordernissen entsprechend gewählt werden. Es können z. B. mehrere Öffnungen und Klappen so dimensioniert werden, daß sich eine mehrfach redundante Kontaktierung zwischem dem Kontaktteil und der Litze ergibt.

Bei dem in Fig. 4 und 5 gezeigten Kontaktelement 60 wird die Verbindung mit einem Leiter auf die gleiche Weise hergestellt wie bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Kontaktelement 10.

Die Breite der rechteckigen Klemmöffnung 68 ist so ge­ wählt, daß ein Leiter nach Verschwenkung der Klemmklappe 80 in die Klemmöffnung 68 zwischen die Seitenränder der Klemmöffnung 68 und die Seitenränder der Klemmklappe 80 geklemmt ist, ohne daß die Isolierung des Leiters durch­ trennt wird.

Die Breite der Trennöffnungen 70, 72 ist so gewählt, daß die Isolierung des Leiters nach Verschwenkung der Trenn­ klappen 82, 84 in die Trennöffnungen 70, 72 durchtrennt ist, so daß das Kontaktelement 60 mit dem Leiter elek­ trisch in Verbindung steht.

Die Breite der Scheröffnung 74 ist dahingegen so gewählt, daß der Leiter bei einer Verschwenkung der Scherklappe 86 in die Scheröffnung 86 durchtrennt wird.

Das in den Fig. 4 und 5 gezeigte Kontaktelement 60 wird aus einem Stanzteil 90 hergestellt, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Das Stanzteil 90 weist den insgesamt recht­ eckigen länglichen Grundabschnitt 62 mit dem Steckab­ schnitt 64 und dem Kontaktabschnitt 66 auf. In dem Kon­ taktabschnitt 66 sind die Öffnungen 68, 70, 72, 74 mit den unterschiedlichen Breiten ausgebildet. An den Kon­ taktabschnitt 66 schließt der insgesamt rechteckige Falt­ abschnitt 76 an, von dem sich die Klappen 80, 82, 84, 86 nach außen erstrecken.

Zur Herstellung des Kontaktelements 60 wird der Faltab­ schnitt 76 entlang einer Biegelinie 92 gebogen, die sich in Verlängerung der einen Längsseite des Steckabschnitts 64 erstreckt. Die Biegelinie 92 hat von dem Rand 78 des Faltabschnitts 76 den gleichen Abstand wie zu den ihr zugewandten Stirnrändern der Öffnungen 68, 70, 72, 74.

Von dem Rand 78 des Faltabschnittes 76 erstrecken sich die Klappen 80, 82, 84, 86 jeweils auf Höhe der Öffnungen 68, 70, 72, 74 nach außen.

Zur Herstellung des Kontaktelements 60 aus dem Stanzteil 90 wird der Faltabschnitt 76 längs der Biegelinie 92 so auf den Kontaktabschnitt 66 gefaltet, daß er auf ihm aufliegt und der freie Rand 78 des Faltabschnitts 76 bündig oberhalb der ihm zugewandten Stirnränder der rechteckigen Öffnungen 68, 70, 72, 74 liegt. Anschließend werden die Klappen 80, 82, 84, 86 entgegen der Biegerich­ tung des Faltabschnitts 76 von dem Kontaktabschnitt 66 schräg nach oben gebogen.

Fig. 7 zeigt anhand der Trennklappe 30 des Kontaktelemen­ tes 10 von Fig. 1 eine besondere Ausbildung der Klappen. Die Trennklappe 30 ist an ihrem freien Stirnende leicht nach unten gekrümmt. Hierdurch wird verhindert, daß der Leiter 50 bei der Verschwenkung der Trennklappe 30 nach unten in die dem Schwenkpunkt der Trennklappe 30 ent­ gegengesetzte Richtung herausrutschen kann.

Obwohl die Herstellung der Klappen mittels eines Biege­ falzes beschrieben wurde, können die Kappen auch dadurch hergestellt werden, daß zwei vorgestanzte Bleche aufein­ andergelegt und z. B. durch Punktschweißen im Bereich der Biegelinie miteinander verbunden werden.

Claims (2)

1. Kontaktelement zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Leiter (50), der von einer Isolation umgeben ist, mit

• 1. wenigstens einer in der Außenfläche vorgesehen Trennöffnung (42, 44),
• 2. wenigstens einem klappenförmigen Trennelement (30, 32), das aus einer Anfangsstellung, in dem sein freies Stirnende (36) über der Außenfläche liegt, um eine Schwenkachse (24) in eine Wirkstellung schwenkbar ist, in der sein freies Stirnende (36) in der Trennöffnung (42, 44) an­ geordnet ist,
• 3. wenigstens einer seitlich neben der Trennöffnung (42) in der Außenfläche vorgesehen Klemmöffnung (38, 40),
• 4. wenigstens einem klappenförmigen Klemmelement (26, 28), das aus einer Anfangsstellung, in dem sein freies Stirnende (36) über der Außenfläche liegt, um eine Schwenkachse (24) in eine Wirkstellung schwenkbar ist, in der sein freies Stirnende (36) in einer zugeordneten Klemmöffnung (38, 40) angeordnet ist,
• 5. wenigstens einer seitlich neben der Trennöffnung (44) in der Außenfläche vorgesehenen Scheröffnung (46) und
• 6. wenigstens einem klappenförmigen Scherelement (34), das aus einer Anfangsstellung, in dem sein freies Stirnende (36) über der Außenfläche liegt, um eine Schwenkachse (24) in eine Wirkstellung schwenkbar ist, in der sein freies Stirnende (36) in der zugeordneten Scheröffnung (46) angeord­ net ist,
• 7. wobei das Trennelement (30, 32) so dimensioniert ist, daß wenigstens einer seiner gegenüberliegenden Seitenränder bei der Verschwenkung des Trennelemen­ tes (30, 32) aus der Anfangsstellung in die Wirk­ stellung in Zusammenwirkung mit dem entsprechenden Seitenrand der Trennöffnung (42, 44) die Isolierung eines quer über die Trennöffnung (42, 44) gelegten Leiters (50) durchtrennt, um eine leitende Verbin­ dung zwischen dem Leiter (50) und den Seitenrändern der Trennöffnung (42, 44) und/oder des Trennelemen­ tes (30, 32) in der Wirkstellung zu schaffen,
• 8. wobei das Klemmelement (26, 28) so dimensioniert ist, daß ein quer über die zugeordnete Klemmöff­ nung (44, 46) gelegter Leiter (50) bei der Ver­ schwenkung des Klemmelementes (26, 28) aus der An­ fangsstellung in die Wirkstellung ohne Durchtren­ nung der Isolierung des Leiters (50) zwischen die Seitenränder des Klemmelementes (26, 28) und der Klemmöffnung (44, 46) klemmbar ist, um eine Zug­ entlastung zu erreichen, und
• 9. wobei das Scherelement (34) so dimensioniert ist, daß wenigstens einer seiner gegenüberliegenden Seitenränder bei der Verschwenkung des Scherele­ mentes (34) aus der Anfangsstellung in die Wirk­ stellung in Zusammenwirkung mit dem entsprechenden Seitenrand der Scheröffnung (46) den Leiter durch­ trennt.

2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Scheröffnung (46) und die wenigstens eine Klemmöffnung (38, 40) an entgegengesetzten Seiten der wenigstens einen Trennöffnung (42, 44) vorgesehen sind.