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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Leiteranordnung mit einem mindestens
eine Kontaktöffnung ausweisenden elektrisch leitenden Kontaktträger
und mit einem, einen in der Kontaktöffnung eingepressten
Einpressstift ausweisenden Kontakteinpresselement, wobei der Einpressstift
quer zu seiner Längserstreckungsrichtung voneinander weg
gewölbte, elastisch aufeinander zu biegbare Kontaktschenkel
aufweist, die beim Einpressen des Einpressstiftes in die ihm zugeordnete
Kontaktöffnung aufeinander zu gebogen werden und im eingepressten
Zustand in kraftschlüssiger elektrisch leitender Flächenanlage
an sich gegenüberliegenden Kontaktflächen der
Innenwandung der Kontaktöffnung anliegen.
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Aus
der
DE 198 31 672
A1 und der
DE
197 26 856 C1 sind Kontakteinpresselemente bekannt, die
aus einem insbesondere verzinnten Stanzbiegeteil, insbesondere aus
einer Kupferlegierung bestehen. Die Einpresselemente besitzen verschiedene Steckergeometrien
bzw. Kontaktgeometrien, um in elektrische Leitverbindung mit Messerkontakten, Kontaktzonen
einer Leiterplatte, Kontakten einer Steckverbindung oder der Ader
eines Kabels treten zu können. Die Befestigung der Kontakteinpresselemente
mit einem Kontaktträger erfolgt durch Einpressen. Bei dem
Kontaktträger handelt es sich um eine insbesondere aus
einem glasfaserverstärkten Kunststoff bestehende Platine,
die zumindest einseitig mit einer Kupferbeschichtung kaschiert ist.
Die Kupferbeschichtung ist lateral strukturiert. In den Kontaktträgern
werden eine oder mehrere Öffnungen mit einem kreisrunden
Querschnitt gebohrt. In die Öffnungen werden Kontakthülsen
eingebracht. In die Kontakthülsen werden Einpressstifte
der Kontakteinpresselemente eingesteckt, wie sie in der
DE 198 31 672 A1 beschrieben
werden. Durch eine Schlitzung der Einpressstifte in ihrer Erstreckungsrichtung
werden zwei parallel zueinander verlaufende Kontaktschenkel gebildet.
Letztere werden auseinander gebogen, so dass sich zwei nach außen
gewölbte Kontaktschenkel ausbilden.
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Die
gewölbten Kontaktschenkel können elastisch aufeinander
zu gebogen werden. Beim Einpressen des Kontaktstiftes in die ihm
zugeordnete Kontaktöffnung werden die Kontaktschenkel zusammengedrückt.
Sie liegen reibschlüssig elektrisch leitend in Flächenanlage
an der Innenwandung der Hülse, welche im Flächenberührungsbereich
Kontaktflächen ausbildet.
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Eine
derartige Einpressverbindung besitzt fertigungstechnische Vorteile,
weil es sich um eine lötfreie Verbindung eines Einpresselementes
mit einem Kontaktträger handelt. Derartige Einpressverbindungen
werden zunehmend auch im Kraftfahrzeugbau eingesetzt. Dort werden über
derartig ausgebildete elektrische Leiteranordnungen hohe Ströme übertragen.
Die Kontakteinpresselemente besitzen Gabel- oder Messerkontakte,
auf welche beispielsweise Relais oder Sicherungen aufgesteckt werden.
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Aus
der
DE 10 2004
006 575 A1 sind Kontakteinpresselemente bekannt, die in
Stanzgitter aus Metall eingepresst werden. Nachteilig ist hier,
dass insbesondere bei dünnwandigen Stanzgittern die Kontaktflächen
zur Übertragung von hohen Strömen zu gering sind
und eine große mechanische Stabilität nicht erreicht
wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leiteranordnung
anzugeben, welche aus einem lötfrei mit einem Kontaktträger
verbindbaren Kontaktelement besteht, mit großer mechanischer
Festigkeit im Kontaktträger und welches eine hohe Stromtragfähigkeit
besitzt.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene
Erfindung, wobei zunächst und im Wesentlichen vorgesehen
ist, dass der Kontaktträger ein Stanzgitter ist. Letzteres
besteht aus einem lateral strukturierten, massiven Metallblech,
insbesondere aus Kupfer. In dieses Stanzgitter werden an vorbestimmten
Stellen keine runden, sondern Kontaktöffnungen mit einem
im Wesentlichen rechteckigen Grundriss gestanzt. Die Kontaktflächen
werden dabei von den beiden, sich gegenüberliegenden Schmalseiten
der Kontaktöffnung ausgebildet. Diese können nach
außen gerundet sein. Durch eine geeignete Wahl der Form
der Patrize und der Matrize des Stanzwerkzeuges bilden sich beim
Stanzen der Kontaktöffnung zur Matrize weisende Fahnen.
Diese entstehen durch aus der
Öffnung heraus verdrängtes
Material und bilden, da sie bevorzugt an den Schmalseiten der Kontaktöffnung
angeordnet sind, verlängerte Kontaktflächen, an
denen die Außenwandungen der Kontaktschenkel in elektrisch
leitender Anlage liegen. Der Kontaktträger erhält
seine Umrisskontur ebenfalls durch einen Stanzschritt. Das Ausstanzen
des Stanzgitters aus einem Metallblech kann gleichzeitig mit dem
Einstanzen der Kontaktöffnungen erfolgen.
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In
einer Variante der Erfindung besitzt jedes Einpresselement zwei
dicht nebeneinander angeordnete Einpressstifte, die in entsprechend
dicht nebeneinander angeordnete Einstecköffnungen eingepresst
werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Einpresselement
von einem U-förmigen Körper ausgebildet ist. Es
kann sich um einen zu einem U-gebogenen Blechstreifen handeln. Die
beiden U-Schenkel bilden jeweils zwei Einpressstifte aus, die auf
den Eckpunkten eines gedachten Rechtecks liegen. Das Stanzgitter
besitzt entsprechend angeordnete Kontaktöffnungen. Zwei
eng nebeneinander liegende Kontaktöffnungen können
von einem gemeinsamen Stanzwerkzeug gefertigt werden, welches im
Querschnitt eine Doppel-T-Form ausweist. Die beiden dicht nebeneinander
angeordneten Kontaktöffnungen sind dann mit einem Verbindungsschlitz
miteinander verbunden. Ein derartiges von einem U-Körper
ausgebildetes Kontakteinpresselement kann zwei Gabelkontaktpaare
ausbilden. Jedes Gabelkontaktpaar bildet eine Kontaktzone aus. Die Kontaktzonen
der beiden Gabelkontaktpaare können auf verschiedenen Höhen
angeordnet sein. Die Gabelzinken des Gabelkontaktes können
auch einwärts gebogene Federzungen aufweisen, die an verschiedenen
Stellen in Kontakt treten zu Kontaktzonen eines Messerkontaktes,
der zwischen die Federzungen gesteckt ist. Das Einpressen der Einpressstifte
in die Kontaktöffnungen erfolgt mit einem Presswerkzeug,
welches an Einpressschultern des Kontakteinpresselementes angreift.
Der von einem Stanzbiegeteil ausgebildete Körper des Kontakteinpresselementes
bildet Anlageflanken, die beim vollständig eingesteckten
Kontakteinpresselement gegen eine Oberfläche des Stanzgitters
treten.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden an Hand beigefügter Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 die
Breitseitenansicht eines in ein Stanzgitter eingestecktes Kontakteinpresselement, wobei
die Kontaktöffnung geschnitten dargestellt ist;
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2 die
Breitseitenansicht des Kontakteinpresselementes gemäß 1;
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3 einen
Schnitt gemäß der Linie III-III in 2;
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4 die
Draufsicht auf ein Stanzgitter mit insgesamt vier eingestanzten
Kontaktöffnungen, wobei die beiden oberen Öffnungen
gerundete Kontaktflächen und die beiden unteren Öffnungen
ebene Kontaktflanken ausbilden;
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5 einen
Schnitt gemäß der Linie V-V in 4;
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6 die
Draufsicht auf ein Stanzgitter, bei dem zwei eng benachbarte Kontaktöffnungen über einen
Verbindungsschlitz miteinander verbunden sind;
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7 ein
zweites Ausführungsbeispiel eines Kontakteinpresselementes;
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8 ein
drittes Ausführungsbeispiel eines Kontakteinpresselementes;
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9 eine
Seitenansicht auf das Einpresselement; und
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10 eine
Draufsicht auf das Einpresselement.
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Das
Stanzgitter 1, wie es in den 4 und 6 dargestellt
ist, besteht aus einem massiven Blechstreifen, der aus einem massiven
Kupferblech ausgestanzt ist. Das Stanzgitter im Ausführungsbeispiel
besteht aus einem Metallstreifen, dessen Materialstärke
etwa 0,8 mm beträgt. Bei den in den 4 und 5 dargestellten
Beispielen sind mit verschiedenen Stanzwerkzeugen verschieden geformte
Kontaktöffnungen 3 in das Stanzgitter 1 eingestanzt
worden. Die dem eine Patrize ausbildenden Stanzstempel gegenüberliegende
Matrize besitzt ebenso wie die Patrize einen rechteckigen Grundriss.
Die Patrizenform zur Fertigung der beiden oben dargestellten Kontaktöffnungen 3 besitzt
ballige Schmalflächen. Die Patrize zur Fertigung der beiden
unten dargestellten Kontaktöffnungen besitzt eben verlaufende Schmalseiten.
Der Schmalseitenabstand der Patrize ist aber etwas geringer als
der Schmalseitenabstand der Matrize. Zufolge dieses Maßunterschiedes
wird Material aus der Öffnung in Richtung der Patrize verdrängt.
Es bilden sich die mit der Bezugziffer 7 bezeichneten Ausprägungen,
die fahnenartig nach unten vorstehen. Die beiden aufeinander zu
weisenden Schmalseitenflächen der Kontaktöffnung 3,
die durch die Fahne 7 verlängert werden, bilden
Kontaktflächen 6 aus.
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Bei
den beiden oben dargestellten Kontaktöffnungen 3 verlaufen
die Kontaktflächen 6 gerundet. Die beiden unten
dargestellten Kontaktöffnungen haben eben verlaufende Kontaktflächen 6.
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Zur
Fertigung der in der 6 dargestellten Kontaktöffnungen 3 wird
ein Doppel-T-förmiges Stanzwerkzeug verwendet, welches
eine Doppel-T-Öffnung stanzt. Die beiden den T-Stegen zugeordneten Öffnungen
bilden jeweils im Wesentlichen rechteckige Kontaktöffnungen 3,
wobei die beiden sich gegenüberliegenden Schmalseiten des
rechteckigen Grundrisses die Kontaktflächen 6 ausbilden.
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Die
2 und
3 zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kontaktträgers
in Form eines Kontakteinpresselementes
2. Das Kontakteinpresselement
2 besteht
aus einem aus Metall, vorzugsweise Kupferlegierung oder Messing
bestehenden Stanzbiegeteil. Es besitzt zwei parallel zueinander
verlaufende Wände
11, die die U-Schenkel eines
U-Querschnittprofils aufweisen. Die beiden Wände
11 sind mit
einem Steg
12 miteinander verbunden. Von den Unterseiten
der Wände
11 ragen jeweils zwei Einpressstifte
4 ab.
Diese Einpressstifte
4 besitzen eine sich in Erstreckungsrichtung
des Einpressstiftes
4 erstreckenden Längsschlitz,
wie er im Detail in der
DE 198
31 672 A1 beschrieben ist. Mit einem Prägewerkzeug
werden diese beiden den Längsschlitz flankierenden Kontaktschenkel
5 voneinander
weg gebogen, so dass jeweils nach außen weisende Wölbungen
entstehen. Die Kontaktschenkel
5 können elastisch
aufeinander zu gebogen werden.
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An
der Unterseite einer Wandung 11 erstrecken sich zwei Anlageflanken 17.
Diesen liegen Einpressschultern 10 gegenüber.
Auf seiner von den Einpressstiften 4 weg weisenden Seite
bildet jede der beiden Wände 11 zwei Gabeln 9, 9' aus.
Das Gabelpaar 9 besitzt eine von zwei Kontaktstellen 13 gebildete
Engstelle. Das etwas längere Gabelpaar 9' besitzt
ebenfalls von einer Engstelle gebildete Kontaktstellen 13'.
Die Kontaktstellen 13, 13' liegen auf verschiedenen
Höhen in Bezug auf die Anlageflanke 17.
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Bei
dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind insgesamt vier Einpressstifte 4 vorgesehen, die auf
den Eckpunkten eines gedachten Rechtecks liegen. Diese Einpressstifte 4 können
in die in 4 dargestellten Kontaktöffnungen 3 eingesteckt
werden. Da der Abstand der beiden sich gegenüberliegenden
Kontaktflächen 6 etwas geringer ist als der Abstand
der Wölbungsscheitel der beiden Kontaktschenkel 5,
werden die Kontaktschenkel 5 beim Einpressen der Einpressstifte 4 geringfügig
verformt. Die Scheitelfläche der Kontaktschenkel 5 liegen
im eingepressten Zustand flächig an den Kontaktflächen 6 der
Kontaktöffnung 3 an, so dass eine flächige
elektrische Leitverbindung zwischen dem Stanzgitter 1 und
dem Kontakteinpresselement 2 hergestellt ist.
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Das
Einpressen des Kontakteinpresselementes 2 mit seinen Einpressstiften 4 in
die Kontaktöffnung 3 des Stanzgitters 1 erfolgt
mit einem Einpresswerkzeug, welches gegen die Einpressschultern 10 so
lange wirkt, bis die Anlageflanken 17 gegen die Breitseitenfläche
des Stanzgitters 1 treten.
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Bei
dem in der 7 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind ebenfalls zwei einen Gabelzwischenraum zwischen sich belassende
Gabelzinken 9 vorgesehen. An den Enden der Gabelzinken 9 befinden
sich einwärts gebogene Federzungen 14, die bezogen
auf die Anlagefläche 17 zwei übereinander
liegende Kontaktstellen 15, 16 ausbilden. Auch
hier werden die Kontaktstellen 15, 16 von Engstellen
ausgebildet.
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Bei
dem in den 1 bis 3 und in
der 7 dargestellten Kontakteinpresselementen 2 kann
ein Messerkontakt zwischen die Kontaktstellen 13, 13' bzw. 15, 16 gesteckt
werden.
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Bei
dem in den 8 bis 10 dargestellten
Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Flachstecker
mit einer messerartig ausgebildeten Flachstruktur 16, auf
die ein entsprechender Gegenstecker, beispielsweise ein Kabelschuh,
aufgesteckt werden kann. Auch hier besteht das Kontakteinpresselement 2 aus
einem zu einer U-Form gebogenen Stanzbiegeteil mit zwei voneinander
beabstandeten Schenkeln 11, 12. Von jedem der
beiden Schenkel 11, 12 ragen jeweils zwei Einpressstifte 4 ab.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich.
In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt
der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren
in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige
erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere
um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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- 1
- Kontaktträger/Stanzgitter
- 2
- Kontakteinpresselement
- 3
- Kontaktöffnung
- 4
- Einpressstift
- 5
- Kontaktschenkel
- 6
- Kontaktfläche
- 7
- Kontaktfahne
- 8
- Verbindungsschlitz
- 9,
9'
- Gabel/Gabelzinken
- 10
- Einpressschulter
- 11
- U-Schenkel
- 12
- U-Steg
- 13,
13'
- Kontaktstellen
- 14
- Federzunge
- 15
- Kontaktstelle
- 16
- Flachstecker
- 17
- Anlageflanke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19831672
A1 [0002, 0002, 0023]
- - DE 19726856 C1 [0002]
- - DE 102004006575 A1 [0005]