DE19744304A1 - Elektrischer Steckkontakt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckkontakt mit einem Grundkörper, der in seinem hinteren Bereich eine Aufnahme für einen elektrischen Leiter aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden elektrischen Steckkontaktes.

Aus dem Stand der Technik sind die verschiedenartigsten elektrischen Steckkontakte bekannt. Sie werden in weiten Bereichen der Industrie und Technik eingesetzt und dienen sowohl zur Übertragung von Leistungsströmen als auch von Steuerströmen. Je nach Anwendungsbereich und zu übertragenden Strömen unterscheiden sich elektrische Steckkontakte in ihrem Aufbau, wobei unterschiedliche Normen und Industriestandards ihr übriges hierzu beitragen. Häufig werden derartige elektrische Steckkontakte in Gehäusen aus Kunststoff aufgenommen, worin unter Umständen mehrere Steckkontakte gleichzeitig nebeneinander angeordnet sind. Da es sich bei elektrischen Steckkontakten um ein Massenprodukt handelt, das in sehr großen Stückzahlen hergestellt wird, ist ein wesentliches Anliegen der Herstellungsbetriebe die Reduzierung der Herstellungskosten für derartige Teile.

So beschreibt die DE-OS 20 32 450 ein Kupplungsteil einer elektrischen Steckverbindung, das aus einem Stanzblechteil gebogen ist. Dabei weist der Querschnitt federnde Stege auf, die in das Hülseninnere hineingedrückt sind, so daß sie als länglich geprägte, elastische Brückenfedern zur Aufnahme eines Kontaktstifts dienen. Nachteil einer derartigen Konstruktion ist, daß es durch den unterbrochenen Hülsenmantel zu einer schnellen Verschmutzung der als elektrische Kontakte ausgebildeten Brückenfeder kommt, was die Funktionsfähigkeit negativ beeinflußt. Weiterhin können die Brückenfedern beim Rückfedern nur bis zu einem gewissen Grad nachgeben, da sie an beiden Enden mit dem Hülsenmantel verbunden sind. Dies führt bei häufiger Überbelastung zum Bruch eines der beiden Federenden, wodurch der Steckkontakt irreparabel zerstört wird.

Die DE-G 9106776.6 beschreibt einen elektrischen Steckkontakt mit mindestens einem Paar Kontaktfederarmen zur Steckaufnahme eines Flachkontaktes, wobei außen auf dem Steckkontakt eine Außenüberfeder angeordnet ist, die mindestens ein Paar mit den Kontaktfederarmen zusammenwirkende Außenüberfederarme aufweist. Der Außenüberfederkörper besitzt eine geschlossene Kastenform, die auf dem Kontaktkörper aufsitzt und diesen umschließt. Nachteilig hierbei ist der recht aufwendige mehrteilige Aufbau, der insbesondere zu hohen Festigungskosten führt.

Weitere Steckkontakte vom Stand der Technik werden in der DE-G 8713038.6 sowie der DE-OS 44 46 376 beschrieben.

Insbesondere bei den mehrteilig aufgebauten Steckkontakten werden Fertigungsverfahren angewandt, die eine parallele Herstellung von Grundkörper und Lamellenkorb bzw. Federelementen erfordern. Hinzu kommt der aufwendige Schritt des Zusammenführens der Bauteile und das anschließende miteinander Verschweißen der Bauteile. Diese aufwendigen Fertigungsschritte erhöhen die Ausschußquote und tragen zu den hohen Fertigungskosten bei.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen elektrischen Steckkontakt und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, bei welchem niedrige Herstellungskosten durch optimale Materialausnutzung, geringen Ausschuß und minimalen Einsatz von Produktionsmitteln erreicht werden. Dabei soll ein technisch hochwertiger elektrischer Steckkontakt geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Steckkontakt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Der elektrische Steckkontakt zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, daß der Grundkörper in seinem vorderen Bereich einen federnden Lamellenkorb umschießt, zwischen dessen Federarmen ein länglicher Kontakt aufnehmbar ist, wobei der Lamellenkorb mit dem Grundkörper an dessen vorderem Ende einstückig verbunden ist.

Durch den einstückigen Aufbau läßt sich der Steckkontakt kostengünstig herstellen, da kein aufwendiges Zusammenbringen und Verbinden mehrerer Bauteile erforderlich ist. Dadurch daß der federnde Lamellenkorb vom Grundkörper umschlossen ist, wird außerdem gewährleistet, daß die Federarme des Lamellenkorbs vor rascher Verschmutzung und Korrosion geschützt sind, wodurch die mechanische und elektrische Funktionsfähigkeit erhalben bleibt. Ein Vorteil des aus mehreren Federarmen bestehenden Lamellenkorbs ist die verbesserte Leit- und Kontaktfähigkeit gegenüber Kontaktfedern mit geschlossener Oberfläche. Der Grundkörper kann dabei jede zur Aufnahme eines Lamellenkorbs geeignete Querschnittsform aufweisen. Der einstückige Aufbau zwischen Grundkörper und Lamellenkorb weist außerdem den Vorteil auf, daß gegenüber durch Schweißkontakt verbundene mehrstückige Gestaltungen bei der gleichen Materialstärke höhere Ströme übertragen werden können oder umgekehrt bei gleichen zu übertragenden Strömen kleinere Steckkontaktgrößen verwendet werden können. Weiterhin ist es äußerst vorteilhaft, daß die Federarme des Lamellenkorbs nur an einem Ende mit dem Grundkörper verbunden sind, da hierdurch ein Gleiten der Federarme ermöglicht wird, sobald ein Kontaktstift in die Aufnahmebuchse des Steckkontakts eingeführt wird, der die Federarme verdrängt. Auch eine Anpassung an unterschiedlich dicke Steckkontakte ist hierdurch leicht möglich. Weiterhin lassen sich damit auch Klemmkräfte einstellen, die einen leicht lösbare Verbindung ermöglichen, die dennoch einen sicheren Kontakt gewährleistet. Die Kontaktkräfte sind beispielsweise zwischen 2N-10N, vorzugsweise auf 6N einstellbar.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß der Grundkörper und der Lamellenkörper aus einem hochleitfähigen Werkstoff gefertigt sind. Dabei soll der hochleitfähige Werkstoff auch Federeigenschaften aufweisen und zur umformenden Blechverarbeitung geeignet sein. Durch die Verwendung eines hochleitfähigen Werkstoffs können über die Kontaktstelle zwischen länglichem Kontakt und Steckkontakt höhere Ströme übertragen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Federarme des Lamellenkorbs zur Erhöhung der Federeigenschaften flach geprägt sind. Durch die hierdurch hervorgerufene Materialverfestigung wird im Bereich der Federarme eine höhere Federsteifigkeit erzielt. Alternativ kann dieser Effekt durch Verwendung von profilierten Platinen bzw. Bandmaterial, welches am lamellenseitigen Rand gefräst oder durch ein sonstiges Verfahren spanend vorbearbeitet ist, erzielt werden.

Zur Erhöhung der Federeigenschaften des Lamellenkorbs sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform vor, daß die Federarme zur Längsachse des Grundkörpers hin gewölbt sind. Hierdurch paßt sich der Steckkontakt an unterschiedliche Dicken länglicher Kontaktstifte an.

Außerdem ist es vorteilhaft, daß am Grundkörper zumindest ein Positionsanschlag zum Einbau des Steckkontakts in einem Gehäuse vorgesehen ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß der elektrische Steckkontakt auch bei mehrfachem Verbinden und Trennen der Steckverbindung an seiner Position im Gehäuse gehalten wird. Der Positionsanschlag wird dabei durch Herauswölben eines Mantelabschnitts des Grundkörpers gebildet.

Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, daß der Grundkörper im vorderen Bereich einen Mantel aufweist, der vollständig geschlossen und mechanisch verriegelt ist. Bei einem derartigen Aufbau des Grundkörpers werden die beiden Mantelenden durch einen selbsthemmenden Schnappverschluß miteinander verbunden. Ein aufwendiges Laserverschweißen ist hierbei nicht erforderlich.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der Grundkörper im vorderen Bereich einen Mantel aufweist, der vollständig geschlossen und verschweißt ist. Dies ist insbesondere bei hochbelasteten Präzisionssteckkontakten vorteilhaft, da hier das Nachgeben des Mantels minimiert wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß der Grundkörper einen viereckigen Querschnitt aufweist. Darin können längliche Flachkontakte mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt aufgenommen werden.

Schließlich sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform vor, daß der Lamellenkorb in Längsrichtung des Grundkörpers offen ist. Dies ermöglicht das Einstecken von Kontaktstiften unterschiedlicher Länge, ohne daß bei zu langen Kontaktstiften deren Vorderteil an einer Rückwand anschlägt, wie dies häufig bei mehrteilig aufgebauten Steckkontakten der Fall ist.

Schließlich sieht noch eine erfindungsgemäße Ausführungsform vor, daß der Grundkörper eine Sekundärverriegelung zum Arretieren mit einem Kontaktstück aufweist. Hierdurch wird ein ungewolltes Trennen der Steckkontaktverbindung, z. B. durch Motorvibration bei Anwendungen im Kfz-Bereich, verhindert.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des elektrischen Steckkontaktes weist folgende Schritte auf:

• 1. Stanzen der abgewickelten Kontur von Grundkörper und Lamellenkorb aus einer Platine;
• 2. Flachprägen der Federarme des Lamellenkorbs;
• 3. Stanzen und Umschlagen der ersten Federarme;
• 4. Vorbiegen des Grundkörpers;
• 5. Stanzen und Umschlagen der zweiten Federarme;
• 6. Fertigbiegen des Grundkörpers.

Durch das gemeinsame Stanzen der abgewickelten Kontur von Grundkörper und Lamellenkorb kann eine beträchtliche Materialersparnis erzielt werden. Durch das Flachprägen der Federarme des Lamellenkorbs wird die Federwirkung derselben erhöht. Diese Wirkung wird durch das Wölben der Federarme zur Längsachse des Grundkörpers hin, was während des Stanzens und Umschlagens der Federarme erfolgt, verstärkt. Durch die nachfolgenden Fertigungsschritte wird die endgültige Form des aus mehreren Federarmen bestehenden Lamellenkorbs sowie der Querschnitt des Grundkörpers bestimmt. Sind mehr als zwei gegenüberliegende Lamellenkorbhälften vorgesehen, beispielsweise an jeder Seitenwand eines rechteckigen Grundkörpers, dann kommen die Fertigungsschritte für das Stanzen und Umschlagen dieser Federarme sinngemäß hinzu. Äußerst vorteilhaft ist dabei, daß das Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen elektrischen Steckkontakt ohne die Schritte des Zusammenführens mehrerer Bauteile auskommt und ohne das Verschweißen von Bauteilen auskommen kann.

Als weiterer Verfahrensschritt kann das Verschweißen des Grundkörpers vorgesehen sein. Dies ist bei besonders hochwertigen Anwendungen gegebenenfalls notwendig.

Schließlich ist die Verwendung eines Standardstanzautomaten zur Fertigung erfindungsgemäßer elektrischer Steckkontakte vorteilhaft. Hierdurch wird die synchrone Zuführung von Halbfertigteilen zu der nächsten Fertigungsstation vorteilhaft gelöst. Weiterhin ist bei Verwendung eines Standardstanzautomaten nur geringer Platzbedarf in der Produktion erforderlich. Unterschiedliche Produktvarianten können einfach durch Austausch der jeweiligen Komponenten des Stanzautomaten realisiert werden. Außerdem sind durch entsprechende Werkzeugwahl die Klemmkräfte des Lamellenkorbs einstellbar.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand einer Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den vorderen Bereich eines elektrischen Steckkontakt gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht der Steckverbindung aus Fig. 1;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines elektrischen Steckkontakts gemäß der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zustand;

Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung der Fertigungsstufen eines elektrischen Steckkontakts gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den vorderen Bereich eines elektrischen Steckkontakts gemäß der vorliegenden Erfindung. In der oberen Hälfte von Fig. 1 ist eine Draufsicht auf den Grundkörper 1 mit dem Mantel 2, dem Positionsanschlag 3 sowie der Sekundärverriegelung 4 dargestellt. In der unteren Hälfte von Fig. 1 ist der Mantel 2 aufgeschnitten, so daß der aus mehreren Federarmen 6 aufgebaute Lamellenkorb 5 erkennbar ist. Der Lamellenkorb 5 ist vollständig vom Mantel 2 des Grundkörpers 1 umschlossen und lediglich am vorderen Ende 7 des Grundkörpers 1 mit diesem einstückig verbunden.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1, worin der Mantel 2 des Grundkörpers 1 sowie die Sekundärverriegelung 4 und der dahinter angeordnete Positionsanschlag 3 im Schnitt dargestellt sind. Das vordere Ende 7 des Grundkörpers 1 ist dabei als Aufnahme für einen länglichen Kontakt ausgebildet. Die beiden Federarme 6 weisen eine gegenüber dem Mantel 2 deutlich reduzierte Materialstärke auf, was durch das Flachprägen der Federarme bedingt ist. Die obere und untere Hälfte des Lamellenkorbs 5 ist dabei jeweils nur am vorderen Ende 7 des Grundkörpers 1 mit diesem verbunden. Die Enden 8 des Lamellenkorbs, die gleichzeitig einen Verbindungssteg zwischen den einzelnen Federarmen 6 bilden, stützen sich am Innenumfang des Mantels 2 frei verschieblich ab. Die Federarme 6 sind in ihrem mittleren Abschnitt in Richtung der Längsachse des Grundkörpers gewölbt und stützen sich am vorderen Ende 7 und, wie bereits erwähnt, an den Lamellenkorbenden 8 am Mantel 2 des Grundkörpers 1 ab. Bei Einführen eines länglichen Kontaktstifts in die Aufnahmebuchse werden die Federarme 6 in Richtung des Mantels 2 verdrängt, wodurch sich die freien Enden 8 des Lamellenkorbs in Richtung des hinteren Endes des Grundkörpers 1 verschieben. Der Positionsanschlag 3 ist an zwei Enden fest mit dem Mantel 2 des Grundkörpers 1 verbunden, aus dem er herausgewölbt ist. Die federnde Sekundärverriegelung 4 ist lediglich an einem Ende mit dem Mantel 2 verbunden, aus dem sie ausgeklinkt ist. Bei Einbau in einem Gehäuse verhindert der Positionsanschlag 3, daß sich der Grundkörper 1 infolge von Verbinden und Trennen einer Steckverbindung aus seiner Gehäuseposition löst. Die Sekundärverriegelung 4 ermöglicht ein Verriegeln mit einem Gehäuseteil eines Kontaktstifts. Die durch das Umbiegen des Lamellenkorbs 5 bei der Fertigung des elektrischen Steckkontakts entstehende Biegewulst 9 erleichtert das Einführen eines Steckkontakts, da dieser nicht fälschlicherweise zwischen Mantel 2 und Lamellenkorb 5 einfädeln kann.

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht des Steckkontakts aus Fig. 1 und 2. Dabei ist der Querschnitt des Grundkörpers 1 erkennbar, der den Lamellenkorb 5 mit den Federarmen 6 voll umschließt. Weiterhin sind die Positionsanschläge 3 sowie die Sekundärverriegelungen 4 dargestellt. Der Mantel 2 ist an der linken unteren Ecke 10 mechanisch verriegelt.

Fig. 4 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Steckverbindung 11 im eingebauten Zustand. Dabei sind im vorderen Bereich in teilweise geschnittener Darstellung der Grundkörper 1 mit dem Mantel 2, dem Positionsanschlag 3 und die Sekundärverriegelung 4 dargestellt. Von Grundkörper 1 ist der Lamellenkorb 5 mit den Federarmen 6 und deren Enden 8 aufgenommen, wobei Grundkörper 1 und Lamellenkorb 5 über die Umbiegewulst 9 miteinander verbunden sind. Im vorderen Bereich ist ein länglicher Kontakt 15 in die Aufnahmebuchse eingeführt. Am hinteren Ende 16 befindet sich eine Aufnahme 12 für einen elektrischen Leiter 13 mit Isolator 14.

Fig. 5 zeigt beispielhaft schematisch die Fertigungsschritte zur Herstellung eines elektrischen Steckkontakts gemäß der vorliegenden Erfindung. Mit A ist die Fertigungsstufe gekennzeichnet, bei der bereits die ausgestanzte abgerollte Kontur des Grundkörpers 1 und des geteilten Lamellenkorbs 5 vorliegt und wo das Flachprägen des Lamellenkorbs bereits erfolgt ist. B zeigt die Fertigungsstufe nach dem Stanzen und Umschlagen eines ersten Federarms und Stufe C zeigt das Vorbiegen des Grundkörpers. Stufe D stellt den Zustand nach Stanzen und Umschlagen des zweiten Federarms vor dem Fertigbiegen der elektrischen Steckverbindung dar. Durch die beidseitigen Rohlingleisten 17, 18, mit denen die ausgestanzte abgerollte Kontur des Grundkörpers und des Lamellenkorbs verbunden ist, kann eine präzise Vorschubsteuerung und eine genaue Positionierung an den einzelnen Modulen des Stanzautomats erfolgen. Außerdem kann der Abstand der einzelnen Steckkontakte auf der Rohlingleiste so gewählt werden, daß eine direkte Montage der fertigen, aber noch an einer Rohlingleiste 17 hängenden Steckkontakte in einem gemeinsamen Gehäuse möglich ist. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Produktionsgeschwindigkeiten bis zu 600 Stk/min möglich.

Claims (13)

1. Elektrischer Steckkontakt mit einem Grundkörper (1), der in seinem hinteren Bereich (16) eine Aufnahme (12) für einen elektrischen Leiter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) in seinem vorderen Bereich einen federnden Lamellenkorb (5) umschließt, zwischen dessen Federarmen (6) ein länglicher Kontakt (15) aufnehmbar ist, wobei der Lamellenkorb (5) mit dem Grundkörper (1) an dessen vorderem Ende (7) einstückig verbunden ist.

2. Elektrischer Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper (1) und Lamellenkorb (5) aus einem hochleitfähigen Werkstoff gefertigt sind.

3. Elektrischer Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarme (6) des Lamellenkorbs (5) zur Erhöhung der Federeigenschaften flach geprägt sind.

4. Elektrischer Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarme (6) des Lamellenkorbs (5) zur Längsachse des Grundkörpers (1) hin gewölbt sind.

5. Elektrischer Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (1) zumindest ein Positionsanschlag (3) zum Einbau des Steckkontakts in einem Gehäuse vorgesehen ist.

6. Elektrischer Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) im vorderen Bereich einen Mantel (2) aufweist, der vollständig geschlossen und mechanisch verriegelt ist.

7. Elektrischer Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) im vorderen Bereich einen Mantel (2) aufweist, der vollständig geschlossen und verschweißt ist.

8. Elektrischer Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) einen viereckigen Querschnitt aufweist.

9. Elektrischer Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenkorb (5) in Längsrichtung des Grundkörpers (1) offen ist.

10. Elektrischer Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) eine Sekundärverriegelung (4) zum Arretieren mit einem Kontaktstück aufweist.

11. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Steckkontakts nach Anspruch 1, welches folgende Schritte aufweist:

• 1. Stanzen der abgewickelten Kontur von Grundkörper und Lamellenkorb aus einer Platine;
• 2. Flachprägen der Federarme des Lamellenkorbs;
• 3. Stanzen und Umschlagen der ersten Federarme;
• 4. Vorbiegen des Grundkörpers;
• 5. Stanzen und Umschlagen der zweiten Federarme;
• 6. Fertigbiegen des Grundkörpers.

12. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Steckkontakts nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Verfahrensschritt das Verschweißen des Grundkörpers vorgesehen ist.

13. Verwendung eines Standardstanzautomaten zur Fertigung elektrischer Steckkontakte nach Anspruch 1.