DE19724336A1

DE19724336A1 - Steckverbindung

Info

Publication number: DE19724336A1
Application number: DE19724336A
Authority: DE
Inventors: Guenther Bender
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1998-12-17
Also published as: US20020144398A1; JP2002503382A; US20040107567A1; MY122253A; US7124501B2; WO1998057393A1; BR9810425A; KR20010013600A; ATE209400T1; EP0988664A1; KR100635677B1; DE59802741D1; EP0988664B1; ES2168769T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung ei ner elektrischen Verbindung gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbe griffes der unabhängigen Patentansprüche.

Es sind elektrische Verbindungen bekannt, bei denen beispielsweise durch Zusammenstecken ein erster Kontaktpartner mit einem zweiten Kontaktpart ner in Verbindung gebracht wird. Eine solche Steckverbindung ist auch nach dem Zusammenstecken lösbar, wodurch es insbesondere bei starken me chanischen Schwing- oder Rüttelbeanspruchungen zu einer erhöhten Oxida tion (Reiboxidation) mit einem erhöhten Übergangswiderstand oder sogar zum Lösen der elektrischen Verbindung und damit zu Kontaktschwierigkei ten oder sogar zu Kontaktunterbrechungen kommt. Bei erhöhter Umge bungstemperatur sinkt zudem die Strombelastbarkeit der Verbindung. Vor schläge zur Beseitigung solcher Kontaktschwierigkeiten bestehen lediglich darin, die Gehäuse der beiden Kontaktpartner mittels mechanischer Verrie gelungen (zum Beispiel Schnappverschlüsse) gegen ein unbeabsichtigtes Lösen miteinander zu verbinden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung anzugeben, mit dem die elektrische Verbindung nicht nur montagefreundlich hergestellt wer den kann, sondern darüber hinaus auch höchste Kontaktsicherheit bietet.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der jeweiligen unabhängigen Patent ansprüche gelöst.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß übliche Steckverbin dungen wie zum Beispiel Einzelstecker, Flachstecker oder dergleichen mit einem einzigen oder mehreren insbesondere nebeneinander angeordneten Kontaktpartnern aufgrund des einfachen Aufsteckvorganges montagefreund lich sind und wegen der anschließenden stoffschlüssigen oder quasi- stoffschlüssigen unlösbaren Verbindung miteinander auch höchste Kontakt sicherheit und einen deutlich verringerten Übergangswiderstand bieten. Das heißt, es wird ein einfach durchzuführender Montageprozeß vorgeschlagen, der den Vorteil bietet, die beiden Kontaktpartner entweder manuell oder ma schinell zusammenzuführen und dann anschließend stoffschlüssig oder quasi-stoffschlüssig miteinander zu verbinden, wobei diese Verbindung ebenfalls manuell oder maschinell durchgeführt werden kann. Ein solches Verfahren beziehungsweise eine solche Vorrichtung findet vor allen Dingen dort eine Anwendung, wo die elektrische Verbindung Schwing- und/oder Rüttelbelastungen oder dergleichen ausgesetzt ist, oder aber wo auch Kon taktprobleme aufgrund von sonstigen Umgebungsbedingungen (wie bei spielsweise starken Temperaturschwankungen, erhöhter Umgebungstempe ratur oder dergleichen) entstehen können.

Die Erfindung geht also von dem Grundgedanken aus, eine an sich zunächst lösbare Verbindung mit dem Vorteil der einfachen, zielgenauen, verpolungs sicheren und schnellen Montagefreundlichkeit derart zu modifizieren, daß diese nach der Modifikation (stoffschlüssige beziehungsweise quasi- stoffschlüssige Verbindung) unlösbar wird, um eine hohe Kontaktsicherheit zu gewährleisten. Dies hat auch den Vorteil, daß sich das Verfahren insbe sondere im Rahmen einer Serienproduktion automatisieren läßt.

In Weiterbildung der Erfindung wird die stoffschlüssige Verbindung durch Laserschweißen, Widerstandsschweißen oder Hochtemperaturlöten - also allgemein durch eine gezielte, kurzzeitige Erwärmung (Erhitzung) des Ver bindungsstelle - hergestellt. Die Anwendung der vorgenannten Verbin dungsmöglichkeiten hängt insbesondere ab von der Materialbeschaffenheit beziehungsweise der Materialpaarung der beiden Kontaktpartner und wei terhin von den Einsatzbedingungen. Die Verbindung erfolgt in vorteilhafter Weise nach dem Zusammenstecken der Kontaktpartner, da zumindest ein Kontaktpartner lagefixiert ist (beispielsweise ein Stecker auf einer Leiterplat te).

In Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, daß die quasi-stoffschlüssige Verbindung durch Crimp- oder Klemmverbindungen hergestellt wird. Eine solche Verbindung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die beiden Kontaktpartner frei zugänglich und nicht von einem Gehäuse umgeben sind.

In Weiterbildung der Erfindung wird der eine Kontaktpartner in eine Kontakt führung im Bereich des anderen Kontaktpartners in einem Steckergehäuse eingeführt und durch eine Öffnung in dem Steckergehäuse die stoffschlüssi ge oder die quasi-stoffschlüssige Verbindung hergestellt. Dies bietet den Vorteil, daß die elektrische Verbindung vormontierbar ist und anschließend in eine Bauteilgruppe, in ein Gehäuse oder dergleichen eingesetzt werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung wird die stoffschlüssige oder die quasi- stoffschlüssige Verbindung innerhalb dieser Bauteilgruppe oder des Gehäu ses hergestellt. Dadurch ist es möglich, innerhalb einer Bauteilgruppe bezie hungsweise innerhalb eines Gehäuses mehrere Module, Komponenten oder dergleichen durch Zusammenführung der beiden Kontaktpartner als Steck verbindung miteinander elektrisch zu verbinden und anschließend innerhalb dieser Bauteilgruppe die stoffschlüssige beziehungsweise die quasi- stoffschlüssige Verbindung herzustellen. Hierbei kommt auch in Betracht, daß nicht nur Module beziehungsweise Komponenten innerhalb dieser Bauteilgruppe miteinander verbunden werden, sondern daß auch Zuführun gen von außen beziehungsweise nach außen mit einem beziehungsweise mehreren Modulen verbunden werden. Dadurch entfällt eine umständliche gemeinsame Montage von schon vormontierten und elektrisch verbundenen Modulen, die umständlich in das Gehäuse eingesetzt werden müßten.

Die Merkmale der Vorrichtungsansprüche, aus denen sich ebenfalls vorteil hafte Wirkungen ergeben, sind im folgenden beschrieben und anhand der Fig. 1 erläutert.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elek trischen Verbindung, auf die der allgemeine Erfindungsgedanke jedoch nicht beschränkt ist.

Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Steckergehäuse bezeichnet, an dessen einem Ende sich ein Kabel 2 befindet. Innerhalb des Steckergehäuses 1 ist ein er ster Kontaktpartner 3 (zum Beispiel Stecker oder Buchse) angeordnet, wobei der erste Kontaktpartner 3 derart ausgestaltet ist, daß das Kabel 2 bei spielsweise mittels einer üblichen Quetschverbindung an diesem befestigt ist und in dem dem Kabel 2 abgewandten Bereich eine Kontaktfahne 4 auf weist. Das Kabel 2 ist in an sich bekannte Weise über Zugentlastungen 5 an dem Kontaktpartner 3 und/oder an dem Steckergehäuse 1 zugentlastet. Dies ist während des Verbindungsprozesses und auch im Betrieb von Vorteil, da dann die Verbindungsstelle trotz Schwingungs- und Rüttelbelastung weitge hend kräftefrei ist.

Das Steckergehäuse 1 weist weiterhin eine Kontaktführung 6 auf, wobei in diese Kontaktführung 6 ein zweiter Kontaktpartner 7 (zum Beispiel Buchse oder Stecker), der ebenfalls mit einem Kabel, einer Leiterplatte oder derglei chen verbunden sein kann, eingeführt wird (angedeutet durch den Pfeil im zweiten Kontaktpartner 7). Die Kontaktführung 6 dient auch zur Reduzierung der Freiheitsgrade (Positionierungshilfe) des zweiten Kontaktpartners 7. Zur Erhöhung der Montagesicherheit und zur ersten mechanischen Festlegung des zweiten Kontaktpartners 7 ist im Steckergehäuse 1 eine Verrastung 8 angeordnet, die nach Einführung des zweiten Kontaktpartners 7 in die Kon taktführungen 6 diesen festlegt. Eine solche Verrastung kann alternativ auch an dem zweiten Kontaktpartner 7 vorhanden sein. Alternativ dazu ist es möglich (wie es auch schon in Fig. 1 angedeutet ist), daß der zweite Kon taktpartner 7 mittels Krafteinwirkung (Federwirkung) nach Einführung in die Kontaktführungen 6 lagefixiert ist. Dazu ist in Fig. 1 dargestellt, daß die Kontaktfahne 4 bogenförmig gewölbt ist und somit eine Druckwirkung auf den zweiten Kontaktpartner 7 ausführt, so daß sichergestellt ist, daß wäh rend des Verbindungsprozesses sich die beiden Kontaktpartner 3, 7 berüh ren und die Verbindung (Verschweißung) in diesem Bereich stattfindet. Die Verrastung 8 kann übrigens auch im Bereich der Kontaktfahne 4 angeordnet sein. Eine solche Verrastung ist insbesondere bei einer manuellen Montage von Vorteil, da beispielsweise durch das Einrastgeräusch signalisiert wird, daß der zweite Kontaktpartner 7 seine Sollposition (gestrichelt gezeichnet) erreicht hat.

Ist diese Sollposition durch Einführen des zweiten Kontaktpartners in die Kontaktführung 6 erreicht, erfolgt durch eine Öffnung 9 in dem Steckerge häuse 1 die stoffschlüssige Verbindung mittels eines Laserstrahles 10, der dann den bestrahlten Teilbereich der Kontaktfahne 4 mit dem ebenfalls in diesem Bereich angeordneten Bereich des zweiten Kontaktpartners 7 stoff schlüssig verbindet. Befindet sich in diesem Bereich eine Verrastung, kann diese durch den Laserstrahl 10 oder dergleichen verschmolzen werden.

Das Steckergehäuse 1 (oder auch ein entsprechend gestaltetes Buchsenge häuse) ist zur Aufnahme von nur einem Kontaktpartner 3 einschließlich sei nes dazugehörigen weiteren Kontaktpartners 7 ausgebildet. Denkbar ist na türlich auch, daß mehrere Kontaktpartner 3 (oder 7) neben- und/oder über einander und/oder auch in Bogen-, Kreis- und/oder Kubusform in dem Stec kergehäuse angeordnet sind und die zugehörigen Öffnungen 9 von außen zugänglich sind. Denkbar ist auch, nach erfolgtem Verbindungsprozeß die Öffnung(en) 9 abzudecken.

Der erfindungsgemäße Gedanke ist grundsätzlich anwendbar bei elektri schen Steckverbindungen, bei denen es sowohl auf Montagefreundlichkeit, Montageschnelligkeit und hohe Kontaktsicherheit ankommt. Ein besonderes Anwendungsgebiet, auf daß die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist das Gebiet der Stellvorrichtungen zur Einstellung der Leistung von Brenn kraftmaschinen, die üblicherweise als E-Gas bezeichnet werden. Bei solchen Stellvorrichtungen wird mittels der elektrischen Verbindung und der daran angeordneten Kabel die Stromversorgung zu dem Stellmotor hergestellt, aber auch die Position der Drosselklappe, die beispielsweise mittels eines Drosselklappenpotentiometers oder dergleichen erfaßt wird, zu einer Steu ereinrichtung rückgemeldet. So werden beispielsweise die Kabel für die Stromzuführung und für die Rückmeldung in das Gehäuse der Stellvorrich tung eingeführt und mittels der erfindungsgemäßen Steckverbindung die elektrische Verbindung zu dem Drosselklappenpotentiometer oder derglei chen und/oder zu dem Stellmotor hergestellt. Hier ist es von Vorteil, auch im Hinblick auf den geringen Bauraum, daß zumindest ein Steckergehäuse auf die Kontaktfahnen des Drosselklappenpotentiometers und/oder des Stellmo tors aufgesteckt und anschließend durch die Laserverschweißung oder der gleichen die stoffschlüssige oder die quasi-stoffschlüssige Verbindung her gestellt wird. Dies kann insbesondere innerhalb des Gehäuses manuell oder maschinell erfolgen. Dadurch ist diese Steckverbindung bei solchen Stellvor richtungen, die sich im Motorenraum eines Fahrzeuges befinden und damit hohen Rüttel- und/oder Schwingbelastungen und auch starken Temperatur schwankungen unterliegen, kontaktsicher, was insbesondere beim Betrieb von Fahrzeugen von höchster Wichtigkeit ist.

Bezugszeichenliste

1

Steckergehäuse

2

Kabel

3

erster Kontaktpartner

4

Kontaktfahne

5

Zugentlastung

6

Kontaktführungen

7

zweiter Kontaktpartner

8

Verrastung

9

Öffnung

10

Laserstrahl

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen ei nem ersten und einem zweiten Kontaktpartner, dadurch gekennzeich net, daß die beiden Kontaktpartner als Steckverbindung zusammenge führt und anschließend stoffschlüssig oder quasi-stoffschlüssig unlös bar miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stoff schlüssige Verbindung durch Laserschweißen, Widerstandsschweißen oder Hochtemperaturlöten hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die quasi- stoffschlüssige Verbindung durch Crimp- oder Klemmverbindungen hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontaktpartner in eine Kontaktführung im Bereich des anderen Kontaktpartners in einem Steckergehäuse eingeführt wird und durch eine Öffnung in dem Steckergehäuse die stoffschlüssige oder die quasi-stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die stoffschlüssige oder die quasi-stoffschlüssige Verbindung innerhalb einer Bauteilgruppe hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die stoffschlüssige oder die quasi-stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird und anschließend in eine Bauteilgruppe eingeführt wird.

7. Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem ersten Kontaktpartner (3, 4) und einem zweiten Kontaktpartner (7), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktpartner (3, 4, 7) als Steckverbindung zusammenführbar und anschließend stoffschlüs sig oder quasi-stoffschlüssig unlösbar miteinander verbindbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steck verbindung ein den ersten Kontaktpartner (3, 4) aufnehmendes Stec kergehäuse (1) mit einer Aufnahmeöffnung zur Einführung des zweiten Kontaktpartner (7) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung beziehungsweise das Steckergehäuse (1) eine Öff nung (9) zur Herstellung der stoffschlüssigen oder der quasi- stoffschlüssigen Verbindung aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß mehrere erste Kontaktpartner (3, 4) nebeneinander angeord net die Steckverbindung bilden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß das Steckergehäuse (1) zumindest eine Verrastung (8) für den zweiten Kontaktpartner (7) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß die Steckverbindung in oder an einer Bauteilgruppe, insbe sondere einem Gehäuse einer Stellvorrichtung zur Einstellung der Lei stung einer Brennkraftmaschine [E-Gas], angeordnet ist.