-
Die Erfindung betrifft eine flexible
elektrische Leitung mit einem Steckkontakt mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Derartige Steckkontakte werden überwiegend
in Form von Messerkontakten für
elektrische Steckverbindungen im Kraftfahrzeugbereich verwendet.
Durch eine zunehmende Anzahl elektrischer Verbraucher in Kraftfahrzeugen
steigen strom- und elektrischer
Energieverbrauch, der durch die Autobatterie gedeckt werden muss.
Auch steigt der Strombedarf der einzelnen elektrischen Verbraucher und
damit der Strom, der über
eine einzelne Steckverbindung fließt, an. Es gibt außerdem zunehmende Überlegungen,
bisher hydraulisch oder durch Unterdruck betriebene Stellelemente
wie Lenkhilfen und Bremskraftverstärker elektrisch zu betreiben,
wodurch Stromverbraucher mit hoher Stromaufnahme hinzukommen. Dies
alles führt
zu der Forderung oder jedenfalls dem Wunsch den strom- und elektrischen Energieverbrauch
zu verringern, zu begrenzen oder wenigstens deren Anstieg zu verringern.
-
Es ist üblich, einen Messer- oder sonstigen Steckkontakt
durch eine Crimpverbindung mit einer flexiblen elektrischen Leitung,
insbesondere einer Litze zu verbinden. Die Crimpverbindung bildet
einen elektrischen Widerstand und hat den Nachteil eines elektrischen
Energieverlusts.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine flexible elektrische Leitung mit einem Steckkontakt
mit geringem elektrischem Widerstand und geringem elektrischen Energieverlust
vorzuschlagen.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße flexible elektrische
Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen verdichteten
Abschnitt auf, der zu dem Steckkontakt geformt ist. Der verdichtete
Abschnitt ist vorzugsweise ein Leitungsende. Verdichtet meint, dass
beispielweise Einzeldrähte
einer Litze zu einem massiven Körper
verbunden sind, was durch ein Verpressen bis zur Plastifizierung
der Einzeldrähte,
durch eine Schweißung,
beispielsweise Ultraschall- oder Widerstandschweißung oder
durch Löten
erfolgen kann. Eine von vornherein massive Leitung, beispielsweise
ein Kupferdraht, gilt als verdichtet im Sinne der Erfindung, sie,
insbesondere ihr Ende, wird lediglich zu dem Steckkontakt geformt,
d.h. beispielsweise in die Form eines Messkontakts gebracht. Das
Formen kann beispielsweise durch Prägen und erforderlichenfalls
Stanzen erfolgen.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, dass
ein elektrischer Übergangswiderstand
am Übergang
von der elektrischen Leitung zum Steckkontakt, wie er beispielsweise
an einer Crimpverbindung auftritt, entfällt oder jedenfalls verringert
ist. Weiterer Vorteil der Erfindung ist eine gute mechanische Verbindung
des Steckkontakts mit der elektrischen Leitung. Durch das Verdichten
erhält
der zum Steckkontakt geformte Abschnitt der flexiblen elektrischen
Leitung eine ausreichende Steifigkeit, die Steifigkeit des erfindungsgemäßen Steckkontakts
entspricht in etwa derjenigen bekannter Steckkontakte.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung
sieht vor, dass die flexible elektrische Leitung selbst zu dem Steckkontakt
geformt ist. Es entfällt
dadurch ein separat hergestellter Steckkontakt, der mit der Leitung verbunden
wird oder ist. Damit entfällt
zugleich der Übergangswiderstand
von der Leitung zum Steckkontakt und die mechanische Festigkeit
zwischen Steckkontakt und Leitung ist hoch, da beide aus der durchgehenden,
elektrischen Leitung bestehen.
-
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht
eine stoffschlüssige
und elektrisch leitende Verbindung des separat hergestellten Steckkontakts
mit der flexiblen elektrischen Leitung vor. Derartige Verbindungen
sind insbesondere eine Verschweißung, beispielsweise eine Ultraschall-
oder Widerstandsschweißung,
oder Löten.
Auch diese Ausgestaltung der Erfindung weist einen niedrigen elektrischen Übergangswiderstand
von der elektrischen Leitung zum Steckkontakt und eine hohe mechanische
Festigkeit auf. Ihr Vorteil ist, dass der Steckkontakt aus einem
anderen Material als die elektrische Leitung hergestellt und/oder
eine Oberflächenbeschichtung aufweisen
kann. Derartige Oberflächenbeschichtungen
können
Zinn-, Silber- oder Goldlegierungen sein, sie verringern den elektrischen Übergangswiderstand
vom Steckkontakt zu einem Gegenkontakt, mit dem der Steckkontakt
zusammengesteckt wird und/oder erhöhen eine Verschleißfestigkeit
der Oberfläche
des Steckkontakts. Auch wenn die flexible elektrische Leitung selbst
zum Steckkontakt geformt ist kann dieser mit einer Oberflächenschicht
versehen sein.
-
Der erfindungsgemäße Steckkontakt ist insbesondere
als Messerkontakt ausgebildet.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung
sieht eine Führungsnut
im Steckkontakt vor, die den Steckkontakt beim Zusammenstecken mit
einem Gegenkontakt am Gegenkontakt führt. Dadurch wird ein seitliches
Ausweichen zwischen Gegenkontakt und Steckkontakt verhindert und
eine lagerichtige Steckverbindung gewährleistet.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung der
Erfindung sieht vor, dass der Steckkontakt ein Federelement aufweist,
welches einen Kontaktdruck bei mit einem Gegenkontakt zusammengestecktem
Steckkontakt erhöht.
Der höhere
Kontaktdruck verringert den Übergangswiderstand
einer Steckverbindung mit dem erfindungsgemäßen Steckkontakt, der mit einem
Gegenkontakt zusammengesteckt ist. Außerdem wird die mechanische
Festigkeit der Steckverbindung gegen Lösen verbessert. Wenngleich
diese Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise zusammen mit dem
erfindungsgemäßen Steckkontakt
verwirklicht wird ist erfindungsgemäß grundsätzlich auch ein derartiges
Federelement mit einem herkömmlichen
Steckkontakt möglich.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung
sieht vor, dass das Federelement aus einem anderen Werkstoff als
der Steckkontakt besteht. Eine erfindungsgemäß ebenfalls mögliche Herstellung
aus demselben Werkstoff ermöglicht
zwar eine Herstellung von Federelement und Steckkontakt aus einem
Stück.
Allerdings ermöglicht
die Herstellung und Zusammensetzung aus zwei oder mehr Stücken die
Wahl an die jeweilige Funktion angepasster Werkstoffe wie beispielsweise
Kupfer bzw. eine Kupferlegierung für den Steckkontakt und beispielsweise
Stahl für
das Federelement. Stahl hat günstigere
Federeigenschaften bei Dauerbeanspruchung und Temperatureinfluss.
-
Eine Weiterbildung sieht vor, dass
das Federelement zugleich eine Führung
bildet, die den Steckkontakt beim Zusammenstecken mit einem Gegenkontakt
am Gegenkontakt führt.
Die Führung kann
durch das Federelement für
sich oder zusammen mit dem Steckkontakt erfolgen. Es wird eine lagerichtige
Steckverbindung erreicht. Zur Ausbildung als Führung kann das Federelement
als eine Art rohrförmiges
Gehäuse
für oder
mit dem Steckkontakt ausgebildet sein, welches beim Stecken des
Steckkontakts in den Gegenkontakt auf den Gegenkontakt geschoben
wird und den Gegenkontakt seitlich führt. Das Gehäuse kann
beispielsweise eine Vierkantrohrform aufweisen.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, dass das Federelement zugleich einen Schirm bildet, der den
Steckkontakt zumindest teilweise umgibt. Es ist keine vollständige und
geschlossene Umhüllung
des Steckkontakts erforderlich. Das Federelement kann eine Art rohrförmiges Gehäuse bilden,
das an einem vorderen Stirnende zum Stecken des Steckkontakts offen
ist und das geschlitzt oder als Siebhülse ausgebildet sein kann.
Das als Schirm ausgeführte
Federelement schützt
eine Umgebung des Steckkontakts gegen Metallpartikel, die als Kontaktabbrand
durch Lichtbogenbildung beim Stecken oder Lösen des Steckkontakts entstehen.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung
sieht vor, dass das Federelement fest, d.h. unbeweglich mit der flexiblen
elektrischen Leitung oder mit deren Isolierung verbunden ist. Die
Verbindung kann beispielsweise eine Crimpverbindung sein. Sie bewirkt
eine Zugentlastung und wirkt einem Abreißen der elektrischen Leitung
vom Steckkontakt entgegen.
-
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Steckkontakts
ist vorgesehen, dass ein Federelement-Rohling aus einem Blechstreifen
gestanzt wird. Anschließend
wird der Steckkontakt am gestanzten Federelement angeordnet und
der Rohling wird zum Federelement gebogen. Diese beiden Verfahrensschritte
können
auch in umgekehrter Reihenfolge oder gleichzeitig erfolgen. Das
Federelement bleibt mit dem Blechstreifen beispielsweise über einen
dünnen
Steg verbunden, bis der Steckkontakt fertiggestellt ist. Die Herstellung
des Steckkontakts erfolgt also in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten, wobei
der Blechstreifen zum Transportieren und Halten des Steckkontakts
bis zu dessen Fertigstellung dient. Die Handhabung aller Teile des
Steckkontakts bei der Herstellung ist dadurch vereinfacht.
-
Sofern der Steckkontakt selbst separat
von der flexiblen elektrischen Leitung hergestellt wird ist vorgesehen,
dass mehrere Steckkontakte gleichzeitig mit mehreren flexiblen elektrischen
Leitungen in einer gemeinsamen Vorrichtung stoffschlüssig und elektrisch
leitend verbunden, beispielsweise verschweißt werden. Die angegebenen
Verfahren sind nicht zwingend, allerdings sind sie vorzugsweise
zur Herstellung erfindungsgemäßer Steckkontakte
vorgesehen.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 einen
erfindungsgemäßen Steckkontakt
und einen Gegenkontakt in perspektivischer Darstellung;
-
2 den
mit dem Gegenkontakt zusammengesteckten Steckkontakt aus 1;
-
3 einen
erfindungsgemäßen Steckkontakt
als Einzelteil in perspektivischer Darstellung;
-
4 eine
zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Steckkontakts als Einzelteil
in perspektivischer Darstellung;
-
5 ein
Federelement für
den erfindungsgemäßen Steckkontakt
aus 1 als Einzelteil
in perspektivischer Darstellung; und
-
6 einen
Verfahrensschritt zur Herstellung des erfindungsgemäßen Steckkontakts
aus 1.
-
Die in 1 dargestellte,
erfindungsgemäße flexible
Leitung 10 weist einen Steckkontakt 12 auf, der
zum Stecken in einen Gegenkontakt 14 vorgesehen ist. Der
Steckkontakt 12 weist ein Federelement 16 auf,
welches die Form eines Vierkantrohrs mit rechteckigem Querschnitt
und großflächigen Aussparungen
in den Seitenwänden
aufweist. Der Steckkontakt 12 ist ein Messerkontakt, der
Gegenkontakt 14 ein gabelförmiger Messeraufnahmekontakt,
es kann sich um ein geschlitztes Ende eines Stegleiters eines Stanzgitters
handeln. Der Steckkontakt 12 ist zur Verwendung in einem
Kraftfahrzeug vorgesehen.
-
Die flexible elektrische Leitung 10 ist
eine Litze mit einer Isolierung, es kann allerdings auch ein massiver
Draht anstelle der Litze verwendet werden. Ein abisoliertes Ende 18 der
Litze 10 ist stoffschlüssig
und elektrisch leitend mit dem in 3 als
Einzelteil dargestellten Steckkontakt 12 verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung
erfolgt durch Schweißen, insbesondere
eine Ultraschall- oder Widerstandsschweißung oder durch Löten. Der
Steckkontakt 12 ist als Messerkontakt ausgebildet und weist
eine Führungsnut 22 auf
einer Ober- und
einer Unterseite auf. Die Führungsnuten 22 führen Kontaktfedern 24 des Gegenkontakts 14 beim
Einstecken des Steckkontakts 12 in seitlicher Richtung.
Das abisolierte Ende 18 der Litze 10 ist mit einer
Anschlussfahne 20 des Steckkontakts 12 verbunden.
Der Steckkontakt 12 bildet einen verdichteten Abschnitt
der Litze 10. Verdichtet deswegen, weil der Steckkontakt 12 massiv ist
im Unterschied zu der aus Einzeldrähten bestehenden Litze 10.
Der Steckkontakt 12 weist seitlich überstehende Schultern 26 an
seinem vorderen und seinem hinteren Ende auf, mit denen er formschlüssig in
Aussparungen des Federelements 16 einliegt.
-
Bei einem massiven Draht anstelle
der Litze 10 kann anstelle des in 3 dargestellten Steckkontakts 12 ein
abisoliertes Ende des Drahts durch Prägen zu einem Steckkontakt geformt
sein (nicht dargestellt).
-
4 zeigt
eine weitere Alternative für
eine Litze 10 Einzeldrähte
der Litze 10 sind an deren Ende zu einem Abschnitt 28 verdichtet,
der einen Steckkontakt (Messerkontakt) bildet. Die Verdichtung erfolgt
durch Verschweißen,
beispielsweise Ultraschall- oder Widerstandsschweißen oder
durch Löten
der Einzeldrähte
der Litze 10 zu einem verdichteten, massiven Abschnitt 28,
der anschließend
zum Messerkontakt geformt wird. Auch durch Pressen des Endes der
Litze 10 bis zur Plastifizierung ihrer Einzeldrähte kann
der Abschnitt 28 hergestellt sein.
-
Das Federelement 16 ist
aus einem Blech gestanzt und im Bereich des Steckkontakts 12 durch Biegen
zu einer Vierkantrohr geformt, das den Steckkontakt 12 nach
Art eines vorn und hinten offenen Gehäuses umschließt. Durch
großflächige Aussparungen
sind Längsstege 30, 32 sowie
Federzungen 34 gebildet. Der Steckkontakt 12 wird
vor dem Biegen auf das Federelement 16 aufgelegt, so dass beim
Biegen der Steckkontakt 12 in den Aussparungen des vierkantrohrförmigen Federelements 16 zu Liegen
kommt und dort formschlüssig
zwischen den Längsstegen 30 und
den Federzungen 34 zu liegen kommt. Nach vorn und hinten
ist der Steckkontakt 12 mit seinen Schultern 26 formschlüssig in
den Aussparungen des Federelements 16 gehalten. Längsstege 32 des
Federelements 16 sind mit kreisförmigen, nach innen stehenden
Prägungen 36 versehen, die
die Kontaktfedern 24 des Gegenkontakts 14 in eingestecktem
Zustand gegen den Steckkontakt 12 drücken. Die Längsstege 32 können zusätzlich zu oder
anstelle der Prägungen 36 nach
innen gewölbt sein
um die Kontaktfedern 24 gegen den Steckkontakt 12 zu
drücken.
Dadurch wird ein erhöhter
Kontaktdruck des in den Gegenkontakt 14 gesteckten Steckkontakts 12 erreicht.
Die nach außen
federnden Federzungen 34 dienen in an sich bekannter Weise zur
Verrastung des Steckkontakts 12 in einem nicht dargestellten
Kunststoff-Steckergehäuse.
Durch die Ausbildung als vierkantrohrförmiges Gehäuse bildet das Federelement 16 einen
Schirm, der eine Umgebung des Steckkontakts 12 vor umherfliegenden
glühenden
Metallpartikeln schützt,
die als Abbrand bei einer Lichtbogenbildung bei einem Stecken oder
Lösen des
Steckkontakts 12 entstehen. Beispielsweise ein Kunststoff-Steckergehäuse des
Steckkontakts 12, das das Federelement 16 umgibt,
wird dadurch vor glühenden
Metallpartikeln geschützt.
-
In Verlängerung seines vierkantrohrförmigen Abschnitts
weist das Federelement 16 eine Quetschhülse 38 auf, durch
die die Litze 10 durchgeführt ist. Durch Quetschen der
Quetschhülse 38 wird
das Federelement 16 mechanisch mit der Litze 10 bzw.
mit deren Isolierung verbunden. Die Quetschhülse 38 dient zur Zugentlastung
zwischen Litze 10 und Federelement 16 bzw. Steckkontakt 12.
Das stoffschlüssige
Verbinden des abisolierten Endes 18 der Litze 10 mit
der Kontaktfahne 20 des Steckkontakts 12 erfolgt
vorzugsweise erst, wenn das Federelement 16 zu dem Vierkantrohr
umgeformt ist, das den Steckkontakt 12 nach Art eines Gehäuses aufnimmt, und
nachdem die Quetschhülse 38 festgequetscht worden
ist. Die Quetschhülse 38 ist
durch einen Steg 44 (siehe 5)
einstückig
mit dem zu dem Vierkantrohr gebogenen Abschnitt des Federelements 16 verbunden.
-
2 zeigt
die Steckverbindung, die aus dem in den Gegenkontakt 14 gesteckten
Steckkontakt 12 und dem Gegenkontakt 14 besteht.
-
5 zeigt
das Federelement 16 des erfindungsgemäßen Steckkontakts als Einzelteil,
d.h. ohne den Steckkontakt 12 und ohne die Litze 10.
Das Federelement 16 wird aus einem Blechstreifen gestanzt
und nach Auflegen des Steckkontakts 12 in die dargestellte
Form gebogen. Durch das Biegen umschließt das Federelement 16 den
Steckkontakt 12 nach Art eines Gehäuses und hält den Steckkontakt 12 durch
Formschluss. Das Federelement 16 bleibt bis zum stoffschlüssigen Verbinden
der Litze 10 mit dem Steckkontakt 12 durch einen
Steg 40 mit einem Transportstreifen 42 verbunden.
Der Transportstreifen 42 ist ein Randabschnitt des im Übrigen nicht
dargestellten Blechstreifens, aus dem das Federelement 16 gestanzt
ist. Der Transportstreifen 42 vereinfacht die Handhabung
des Federelements 16 bzw. des Steckkontakts 12 insgesamt
bei dessen Herstellung. Erst nach Fertigstellung des Steckkontakts
wird das Federelement 16 durch Trennen des Trennstegs 40 vom
Transportstreifen 42 getrennt.
-
Das stoffschlüssige Verbinden des abisolierten
Endes 18 der Litze 10 mit der Kontaktfahne 20 des
Steckkontakts 12 erfolgt gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung
wie in 6 skizzenhaft
dargestellt durch Ultraschallschweißung. Die Anschlussfahne 20 wird
auf einen Amboss 46 einer Ultraschallschweißstation
aufgelegt und es wird eine Sonotrode 48 auf das abisolierte
Ende 18 der Litze 10 aufgesetzt und das abisolierte
Ende 18 der Litze 10 mit der Kontaktfahne 20 ultraschallverschweißt. Wie
in 6 dargestellt kann
die Schweißverbindung mehrerer
Steckkontakte 12 gleichzeitig und gemeinsam in der Ultraschallschweißstation
erfolgen. Die Federelemente 16 der Steckkontakte 12 sind
während
der Ultraschallschweißung
noch über
die Stege 40 mit dem Transportabschnitt 42 verbunden,
wodurch die Handhabung beim Ultraschallschweißen einfach ist. Das abisolierte
Ende 18 der Litze 10 ist zwischen dem vierkantrohrförmigen Abschnitt
des Federelements 16 und dessen Quetschhülse 38 zum
Aufsetzen der Sonotrode 48 zugänglich. Die Ultraschallschweißung erfolgt
nachdem das Federelement 16 gestanzt und gebogen, d.h.
der Steckkontakt 12 formschlüssig im Federelement 16 aufgenommen
ist und nachdem die Quetschhülse 38 des
Federelements 16 auf der Litze 10 festgequetscht
ist.