DE19618713A1 - Contact element - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a contact element according to the preamble of claim 1.
Zum Aufbau von elektrischen Steckverbindungen werden, insbeson dere im Automobilbau, Kontaktelemente verwendet, die mit Kon taktstiften unterschiedlichster Form zusammenwirken.To build electrical connectors, in particular used in automotive engineering, contact elements that with Kon Tactical pencils work together in various forms.
Die Kontaktstifte können dabei z. B. als Flachsteckkontaktstifte, Rundsteckkontaktstifte oder Steckkontaktstifte mit quadratischem Querschnitt ausgebildet sein, die Kontaktelemente beispielsweise als Flachsteckkontakthülsen oder ähnliches. Diese Steckverbin dungen verbinden beispielsweise einzelne Leiterstränge. Werden mehrere Kontaktelemente in einem Steckverbindergehäuse zusammen gefaßt, werden aber auch komplette Kabelbäume miteinander ver bunden. Darüberhinaus werden in der Zentralelektrik von Kraft fahrzeugen üblicherweise Relaismodule oder Sicherungen über solche Steckverbindungen mit der Steckgrundplatte der Zentral elektrik verbunden. In dieser Steckgrundplatte laufen die Strom kreise zusammen und werden dort mit den Relaismodulen geschaltet bzw. mit den Sicherungen zentral abgesichert. Da aus Platzgrün den nicht jeder Verbraucher einzeln abgesichert werden kann, werden häufig mehrere Verbraucher gemeinsam abgesichert.The contact pins can z. B. as flat plug contact pins, Round plug contact pins or plug contact pins with square Cross-section be formed, the contact elements for example as flat plug contact sleeves or the like. This connector for example, connections connect individual conductor strands. Will several contact elements in one connector housing summarized, but also complete wiring harnesses are ver bound. In addition, in the central electrical system of power vehicles usually use relay modules or fuses such plug connections with the plug base of the central electrical connected. The current runs in this plug-in base plate circles together and are switched there with the relay modules or centrally secured with the fuses. Because of square green which not every consumer can be secured individually, several consumers are often secured together.
Die Sicherungen bestehen dabei üblicherweise aus Stecksicherungen mit Schmelzeinsatz, wie sie z. B. aus der DE-G 81 11 548.2 be kannt sind.The fuses usually consist of plug-in fuses with melt insert, as z. B. from DE-G 81 11 548.2 be are known.
Hierbei ist nachteilig, daß beim Auslösen der Sicherung nicht nur der Stromkreis unterbrochen wird, in dem ein Überstrom auf trat, sondern auch alle anderen Stromkreise, die mit dieser Sicherung abgesichert sind, wodurch oftmals für den Betrieb des Fahrzeuges wesentliche Bereiche stillgelegt werden. Wird eine solche Schmelzsicherung ausgelöst, muß sie nachteiligerweise ausgetauscht werden. Darüberhinaus können solche Sicherungen vor allem im Kontaktbereich altern bzw. korrodieren, so daß die Kontaktierung schlechter wird, was mit den bekannten Nachteilen, wie z. B. Erhöhung des Widerstandes und mit einer Beeinträchti gung der Sicherheit verbunden ist.The disadvantage here is that when the fuse is triggered only the circuit is broken in which an overcurrent occurs stepped, but also all other circuits using this Fuse are secured, which often means for the operation of the Essential areas of the vehicle are shut down. Will one triggered such a fuse, it must disadvantageously be replaced. In addition, such backups can be made everything in the contact area age or corrode so that the Contacting gets worse, what with the known disadvantages, such as B. increase in resistance and with an impairment security.
Nachteilig ist weiterhin, daß Geräte, für die die Sicherung bei verhältnismäßig geringen Fehlerströmen auslösen müßte, nicht in einem gemeinsamen Stromkreis zusammengefaßt werden können bzw. bei einer Zusammenfassung eine Totalbeschädigung des Gerätes wahrscheinlich ist.Another disadvantage is that devices for which the backup should trigger relatively low fault currents, not in can be combined in a common circuit or in the event of a summary, total damage to the device is likely.
Darüberhinaus ist das Zusammenführen der Stromkreise in einer Sicherungszentrale aufwendig und teuer, wobei solche zentralen Sicherungskästen einen hohen Platzbedarf aufweisen, da die ein zelnen Sicherungen zum Zwecke des Austausches zugänglich sein müssen.In addition, the merging of the circuits into one Security center complex and expensive, being such central Fuse boxes require a lot of space because the one individual fuses are accessible for the purpose of exchange have to.
Aufgabe der Erfindung ist es, Leitungssysteme einfach und preis günstig abzusichern.The object of the invention is to make pipe systems simple and inexpensive cheap to protect.
Die Aufgabe wird durch ein Kontaktelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in Unteran sprüchen gekennzeichnet.The task is performed by a contact element with the characteristics of Claim 1 solved. Advantageous training courses are in Unteran sayings marked.
Hierbei wird in einem Kontaktelement zwischen einem Kontaktbe reich, beispielsweise einer Flachsteckkontakthülse, und einem ihr zugeordneten Anschlußbereich bzw. zwischen einem Kontakt stift und dem ihm zugeordneten Anschlußbereich ein Sicherungs modul integriert, welches Anschlußbereich und Kontaktbereich bzw. Kontaktstift elektrisch leitend miteinander verbindet.Here is in a contact element between a Kontaktbe rich, for example a flat plug contact sleeve, and one your assigned connection area or between a contact pin and the associated connection area a fuse module integrated, which connection area and contact area or contact pin electrically conductively interconnected.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelements löst das Sicherungsmodul bei auftretenden Bela stungen reversibel aus, d. h., nach Wegfall der Überlastung wird die Sperre des Stromkreises wieder aufgehoben. In a preferred embodiment of the invention Contact element releases the fuse module when Bela occurs reversible equipment, d. that is, after the overload is removed the circuit is unlocked again.
Solche Sicherungsmodule bestehen beispielsweise aus sogenannten PTCR-Elementen (Positive Temperature Coefficient Resistance) oder Bimetallsicherungselementen.Such security modules consist, for example, of so-called PTCR elements (Positive Temperature Coefficient Resistance) or bimetal locking elements.
PTCR-Elemente können beispielsweise aus Metallen bestehen, deren elektrischer Widerstand mit der Temperatur steigt, wobei hier meist ein lineares Verhalten vorliegt, so daß der Widerstand proportional zur Temperatur steigt. Der Widerstand kann dabei so hoch werden, daß das Element den Stromfluß sperrt. Sine andere Art der PTCR-Elemente besteht aus einer überwiegend kristallinen Kunststoffmatrix, in der leitende Partikel fein verteilt sind, wobei diese leitenden Partikel sich in den amorphen Bereichen der Matrix befinden. Ist eine ausreichende Anzahl solcher Parti kel in der Matrix enthalten, bilden sie ein elektrisch leitendes dreidimensionales Netzwerk.PTCR elements can consist of metals, for example electrical resistance increases with temperature, being here mostly linear behavior, so that the resistance increases in proportion to the temperature. The resistance can do so become high so that the element blocks the flow of current. Sine others The type of PTCR element consists of a predominantly crystalline one Plastic matrix in which conductive particles are finely distributed, these conductive particles being in the amorphous areas the matrix. Is a sufficient number of such parties contained in the matrix, they form an electrically conductive three-dimensional network.
Wird ein solches Element auf die Schmelztemperatur der kristal linen Phase erwärmt, sei es von außen oder durch einen durch es hindurchfließenden Strom, schmilzt die kristalline Phase der Kunststoffmatrix, wodurch das Volumen der amorphen Phase steigt. Hierdurch werden auch die Abstände zwischen den leitenden Parti keln größer, wodurch elektrisch leitende Verbindungen in dem Netzwerk unterbrochen werden. Da eine kristalline Phase einen definierten Schmelzpunkt aufweist, findet diese Unterbrechung der leitenden Phase im dreidimensionalen Netzwerk in einem rela tiv engen Temperaturintervall statt. Dabei geht die Unterbre chung der elektrischen Leitung so weit, daß das polymere PTCR-Ele ment ab einer bestimmten Temperatur den Stromfluß sperrt. Hierbei ist die Auslösecharakteristik nicht linear, d. h. in einem engen Temperaturintervall ändert sich der Widerstand ab rupt.Such an element will affect the melting temperature of the crystal linen phase warmed up, either from the outside or by one through it current flowing through, melts the crystalline phase of the Plastic matrix, which increases the volume of the amorphous phase. This will also change the distances between the conductive parts keln larger, creating electrically conductive connections in the Network are interrupted. Because a crystalline phase has a defined melting point, this interruption takes place the leading phase in the three-dimensional network in a rela tiv narrow temperature interval instead. The underside goes Chung the electrical line so far that the polymeric PTCR-Ele ment blocks the flow of electricity from a certain temperature. The tripping characteristic is not linear, i. H. in The resistance changes over a narrow temperature interval rupt.
Kühlt das PTCR-Element unter eine bestimmte Temperatur ab, lie gen wieder ausreichend kristalline Bereiche in der Kunststoff matrix vor, so daß das Element wieder elektrisch leitend ist. If the PTCR element cools below a certain temperature, lie sufficient crystalline areas in the plastic matrix before, so that the element is again electrically conductive.
Mit PTCR-Elementen lassen sich also Sicherungselemente herstel len, die reversibel auslösen, d. h., den Stromfluß nur bei Auf treten der Überlast unterbrechen, bei Normallast aber wieder leitend sind.Security elements can therefore be produced with PTCR elements len that trigger reversibly, d. that is, the current flow only when open interrupt the overload, but again at normal load are leading.
Dabei werden solche Elemente in Massen sehr preisgünstig herge stellt und können eine miniaturisierte Bauart aufweisen.Such elements are massively priced here represents and can have a miniaturized design.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispiel haft näher erläutert. Es zeigen:In the following, the invention will be illustrated using a drawing explained in detail. Show it:
Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform eines Kontaktelemen tes in einer Draufsicht, Fig. 1 shows schematically an embodiment of a Kontaktelemen tes in a plan view,
Fig. 2 schematisch eine weitere Ausführungsform eines Kon taktelementes in einer seitlichen Ansicht, Fig. 2 shows schematically a further embodiment of a con tact element in a lateral view,
Fig. 3 schematisch eine weitere Ausführungsform eines Kon taktelementes in einer seitlichen Ansicht mit geschnittenem Sicherungsmodul, Fig. 3 shows schematically a further embodiment of a con tact element in a side view with cut security module,
Fig. 4 schematisch eine weitere Ausführungsform eines Kon taktelementes in einer Draufsicht mit geschnittenem Sicherungsmodul, Fig. 4 schematically shows a further embodiment of a con tact element in a plan view with cut security module,
Fig. 5 eine Ausführungsform eines Kontaktelementes in einer seitlichen Ansicht mit geschnittenem Sicherungsmodul, Fig. 5 shows an embodiment of a contact element in a lateral view with cut security module,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Kontaktelementes in einer Draufsicht mit geschnittenem Sicherungsmodul, Fig. 6 shows another embodiment of a contact element in a plan view with cut security module,
Fig. 7 eine Ausführungsform eines Kontaktelementes in einer seitlichen Ansicht mit geschnittenem Sicherungsmodul, Fig. 7 shows an embodiment of a contact element in a lateral view with cut security module,
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform eines Kontaktelementes in einer Draufsicht mit geschnittenem Sicherungsmodul. Fig. 8 shows a further embodiment of a contact element in a plan view with a cut fuse module.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktelements 1 besteht aus einem Kontaktbereich 2, einem Sicherungsmodul 3 und einem Anschlußbereich 4, die hintereinander, elektrisch leitend angebunden sind. Die Kontakthülse kann dabei beispiels weise eine Flachsteckkontakthülse, Rundsteckkontakthülse, Steck stiftkontakthülse, ein Flachfederarmkontaktelement oder ein ähnliches Element zur Aufnahme von Steckkontakten sein, wobei diese Hülse eine Anbindungseinrichtung 5 für ein Sicherungsmodul 3 aufweist. Das Sicherungsmodul 3 kann beispielsweise ein PTCR-Ele mente, vorzugsweise ein polymeres PTCR-Element aber auch ein Bimetallsicherungsmodul sein, wobei das Sicherungsmodul 3 minde stens eine Anbindungseinrichtung 5 für einen Kontaktbereich 2 und mindestens eine Anbindungseinrichtung 5 für einen Anschluß bereich 4 aufweist. Der Anschlußbereich 4 kann beispielsweise Crimpfahnen 6 zum klemmenden Halten eines Leiterdrahtes, Schraubklemmen, Aufnahmeelemente für Lötverbindungen eines Lei terdrahtes oder ähnliches aufweisen, wobei er mindestens eine Anbindungseinrichtung 5 für ein Sicherungsmodul 3 aufweist.An embodiment of a contact element 1 according to the invention consists of a contact area 2 , a fuse module 3 and a connection area 4 , which are connected one behind the other in an electrically conductive manner. The contact sleeve can be, for example, a flat plug contact sleeve, round plug contact sleeve, plug pin contact sleeve, a flat spring arm contact element or a similar element for receiving plug contacts, this sleeve having a connection device 5 for a fuse module 3 . The fuse module 3 can be, for example, a PTCR element, preferably a polymeric PTCR element but also a bimetallic fuse module, the fuse module 3 having at least one connection device 5 for a contact area 2 and at least one connection device 5 for a connection area 4 . The connection area 4 may, for example, crimp pins 6 for clamping holding a conductor wire, screw terminals, receiving elements for soldering a Lei terdrahtes or the like, wherein it has at least one connection device 5 for a fuse module 3 .
Das Kontaktelement 1 kann auch aus zwei identischen Kontaktbe reichen 2 und einem dazwischen angeordneten Sicherungsmodul 3 ausgebildet sein. Ein solcher Kontaktbereich kann auch insbeson dere ein Anschlußbereich 9 sein, um einen Leiterdraht direkt durch Löten, Crimpen oder eine Schneid/Klemmverbindung anzubin den.The contact element 1 can also be formed from two identical contact areas 2 and a fuse module 3 arranged between them. Such a contact area can also in particular be a connection area 9 in order to attach a conductor wire directly by soldering, crimping or a cutting / clamping connection.
Die Anbindungseinrichtungen 5 können beispielsweise so ausge bildet sein, daß das Sicherungsmodul 3 mittels Verschweißung, Vernietung oder Verlötung an den Kontaktbereich 2 und den An schlußbereich 4 angebunden werden kann (Fig. 1, Fig. 2).The connection devices 5 can be formed, for example, that the fuse module 3 by means of welding, riveting or soldering to the contact area 2 and the connection area 4 can be connected ( Fig. 1, Fig. 2).
Bei einer anderen. Ausführungsform des Kontaktelementes 1 können die Anbindungseinrichtungen 5 beispielsweise als Steckverbindung ausgebildet sein, so daß Steckelemente 8 eines Sicherungsmoduls 3 formschlüssig oder als Preßpassung in Steckbuchsen 9b des Kon taktbereiches 2 und des Anschlußbereiches 4 eingesteckt werden (nicht dargestellt), oder Steckelemente 8 des Kontaktbereiches 2 und des Anschlußbereiches 4 in Steckkanäle 9a des Sicherungs moduls 3 eingesteckt werden (Fig. 3 bis 8). Die Steckelemente 8 können als Zungen oder Stifte mit rundem oder rechteckigem Quer schnitt ausgebildet sein.Another one. Embodiment of the contact element 1 , the connection devices 5 can be designed, for example, as a plug connection, so that plug elements 8 of a securing module 3 are inserted in a form-fitting manner or as a press fit into sockets 9 b of the contact area 2 and the connection area 4 (not shown), or plug elements 8 of the contact area 2 and the connection area 4 in plug-in channels 9 a of the fuse module 3 are inserted ( Fig. 3 to 8). The plug-in elements 8 can be designed as tongues or pins with a round or rectangular cross-section.
Die Steckelemente 8 können auch als Kunststoffschneidschrauben ausgebildet sein oder mit einer Verzahnung versehen sein. Hier bei ist von Vorteil, daß eine solche Ausführungsform eine beson ders kurze Bauart zuläßt. Ferner ist die Steckverbindung vor zugsweise nicht lösbar. Hinzu kommt die Möglichkeit, die Kunst stoffumhüllung des Sicherungselementes zu erwärmen, wodurch diese auf die Anbindungseinrichtungen 5 des Kontaktbereiches 2 und des Anschlußbereiches 4 auffließt und bei Abkühlung diese fest an das Sicherungsmodul 3 anbindet.The plug-in elements 8 can also be designed as plastic self-tapping screws or be provided with a toothing. It is advantageous here that such an embodiment allows a special short design. Furthermore, the plug connection is preferably not detachable before. In addition, there is the possibility of heating the plastic casing of the fuse element, as a result of which it flows onto the connection devices 5 of the contact area 2 and the connection area 4 and, when it cools down, binds them firmly to the fuse module 3 .
Hierbei sind die unterschiedlichsten Anordnungen der Kontaktbe reiche 2 und Anschlußbereiche 4 an das Sicherungsmodul 3 möglich (Fig. 3 bis 8). Das Sicherungsmodul kann beispielsweise angenä hert plattenförmig ausgebildet sein, wobei die Platten zwei Flachaußenseiten 10 und vier Stirnseiten 11 aufweist. Die für die Aufnahme der beispielsweise zylindrischen Kontaktstifte 8 vorgesehenen hohlzylindrischen Steckbuchsen 9 können dabei ne beneinander in einer Stirnseite 10 oder je an sich gegenüber liegenden Stirnseiten 10 angebunden sein.The most varied arrangements of the contact areas 2 and connection areas 4 to the fuse module 3 are possible ( FIGS. 3 to 8). The securing module can, for example, be approximately plate-shaped, the plates having two flat outer sides 10 and four end faces 11 . The hollow cylindrical sockets 9 provided for receiving, for example, cylindrical contact pins 8 can be connected to one another ne in an end face 10 or in each case with opposite end faces 10 .
Da die Kontaktelemente aus steckbaren Sicherungsmodulen 3, Kon taktbereichen 2 und Anschlußbereichen 4 ausgebildet sind, können vom Anwender individuelle Kontaktelemente mit Sicherungsmodulen 3 zum Absichern unterschiedlicher Stromstärken bzw. speziellen Kontaktbereichen 2 oder Anschlußbereichen 4 kombiniert werden.Since the contact elements from plug-in fuse modules 3 , Kon contact areas 2 and connection areas 4 are formed, the user can combine individual contact elements with fuse modules 3 for securing different currents or special contact areas 2 or connection areas 4 .
Eine andere Ausführungsform des Kontaktelementes 1 sieht vor, Kontaktbereich 2 und Anschlußbereich 4 mit Crimparmen zur klem menden Halterung von im wesentlichen zylindrischen Anschluß stücken des Sicherungsmoduls 3 zu versehen (nicht abgebildet), wobei die Anordnung zueinander grundsätzlich den ersten Ausfüh rungsformen entsprechen kann. Another embodiment of the contact element 1 provides for the contact area 2 and the connection area 4 to be provided with crimping arms for clamping mounting of essentially cylindrical connecting pieces of the fuse module 3 (not shown), the arrangement mutually corresponding to the first embodiment.
Das Kontaktelement kann, nachdem es an einen Leiterdraht ange bunden wurde, anschließend beispielsweise mit Isolierfolie oder Schrumpffolie überzogen werden, so daß es bis auf die Stecköff nung für einen Stecker bzw. den Stecker nach außen isoliert wird. Dies insbesondere dann, wenn mit diesem Kontaktelement zwei Leiterstränge miteinander verbunden sollen. Das Kontakt element kann aber auch im Steckverbindergehäuse eingebracht werden und so beispielsweise zur Verbindung von Kabelbäumen, aber auch als Verbindung zu einem Verbraucher dienen.The contact element can, after being attached to a conductor wire was bound, then for example with insulating film or Shrink film are covered so that it is up to the plug Insulated for a plug or the plug to the outside becomes. This is especially true when using this contact element two conductor strings should be connected to each other. The contact element can also be inserted in the connector housing and so for example for connecting cable harnesses, but also serve as a connection to a consumer.
Dabei ist vorteilhaft, daß die Einbindung dieser Sicherungsmodu le in die Kontaktelemente eine Absicherung der einzelnen Strom kreise in kostensparender Weise ermöglicht.It is advantageous that the integration of this security module le in the contact elements to protect the individual current circles in a cost-saving manner.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß diese Sicherungsmodule reversibel auslösen, das heißt nicht nach jeder Auslösung ausge tauscht werden, sondern beim Wegfallen der Überlast in den Be triebszustand rückgesetzt werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung im KFZ-Bereich von Vorteil, da die erfindungsgemäßen Kontaktelemente mit Sicherungsmodulen wartungsfrei an beliebigen Stellen im Fahrzeug verteilt werden können. Hierdurch werden einzelne Stromkreise gezielt abgesichert und das Vorsehen eines zentralen Sicherungskastens kann entfallen.In addition, it is advantageous that these fuse modules Trigger reversibly, i.e. does not trigger after each trigger be exchanged, but if the overload in the load is removed drive state are reset. This is particularly the case with Use in the automotive field is advantageous since the invention Contact elements with fuse modules maintenance-free on any Places in the vehicle can be distributed. This will individual circuits are specifically protected and the provision of a central fuse box can be omitted.
Ein besonderer Vorteil der Verwendung von polymeren PTCR-Siche rungsmodulen im Kontaktelement liegt darin begründet, daß bei diesen elektronischen Bausteinen die Fehlerrate besonders nied rig ist. Desweiteren sind die erfindungsgemäßen Kontaktelemente als Massenprodukte maschinell herstellbar und kostengünstig weiter zu verarbeiten.A particular advantage of using polymeric PTCR-Siche Rungsmodulen in the contact element is due to the fact that the error rate is particularly low for these electronic components rig is. Furthermore, the contact elements according to the invention can be mass-produced by machine and is inexpensive to process further.
Bei derartigen Absicherungselementen ist es möglich, Geräte oder Elemente bereits mit sehr geringen Fehlerströmen selbsttätig abzuschalten. Durch diese Absicherungstechnik ist es weiterhin möglich, Leitungsstränge gezielter auszulegen und somit Quer schnitts- und Gewichtsreduzierungen vorzunehmen. Im Bereich der KFZ-Anwendung können solche Materialreduzierungen zu einer Sen kung des Treibstoffverbrauches beitragen.With such security elements, it is possible to use devices or Elements automatically with very low fault currents switch off. With this protection technology it is still possible to lay out wiring harnesses more specifically and thus crossways cut and reduce weight. In the field of Automotive application can reduce such material to a Sen fuel consumption.
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