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Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung aus einem Kontaktstift- und einer Kontaktbuchse, einen Kontaktstift, und eine Kombination aus einer Stiftleiste mit Stiftkontakten und einer Buchsenleiste mit Buchsenkontakten.
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In der Regel wird eine Stiftleiste mit einer Leiterplatte verlötet, wohingegen mit der Buchsenleiste Leiter verbunden werden. Der elektrische Kontakt der beiden Bauteile erfolgt über metallische Stiftkontakte in der Stiftleiste und korrespondierende Buchsenkontakte in der Buchsenleiste.
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Die Stift- und Buchsenkontakte bestehen in der Regel aus Kupferlegierungen. Um das Kupfer vor Korrosionsprodukten zu schützen, sind die Kontakte in der Regel mit Beschichtungen überzogen. Eine große Bedeutung haben hierbei (kostengünstige) Zinnbeschichtungen. Im Gegensatz zu edleren Beschichtungen, wie beispielsweise Beschichtungen aus Gold, beginnt das Zinn in Zinnbeschichtungen bereits nach kurzer Zeit zu oxydieren. Seine guten elektrischen Eigenschaften besitzt das Zinn durch seine weiche Beschaffenheit. Die isolierenden Fremdschichten können leicht durchbrochen und abgerieben werden. Die geringe Härte führt jedoch auch dazu, dass die Zinnschicht insbesondere nach einigen, beispielsweise etwa 25 Steckzyklen, soweit durchgerieben ist, dass die Kupferlegierung blank liegt und korrodiert. Die Korrosionsprodukte haben aber isolierende Eigenschaften und beeinträchtigen die Funktion der Kontaktpartner Kontaktstift und Kontaktbuchse.
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Um den Verschleiß zu minimieren und die Anzahl der Steckzyklen zu erhöhen, wurde die Geometrie der Kontaktpartner immer weiter optimiert. Dennoch besteht der Bedarf nach weiteren Lösungen dieses Problems.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe, die gattungsgemäße Steckverbindung so weiter zu entwickeln, dass mit ihr eine relative große Anzahl von Steckzyklen ohne eine zu weitgehende Beeinträchtigung durch Korrosionsprobleme realisierbar ist. Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
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Geschaffen wird danach eine Steckverbindung aus einer Kontaktbuchse und einem Kontaktstift, der zum Realisieren eines elektrischen Kontaktes in einer Haupt-Einsteckrichtung X in die Kontaktbuchse einsteckbar ist, wobei die Kontaktbuchse zwei Federschenkel aufweist und wobei der Kontaktstift einen Stiftabschnitt sowie vorzugsweise an seinem einen freien Ende eine Spitze aufweist, und wobei der Kontaktstift derart ausgestaltet ist, dass bei einem Einstecken des Kontaktstiftes in die Kontaktbuchse eine gesamte oder überwiegende örtliche Trennung der Reibflächen, an welchen der Kontaktstift bei seinem Einstecken in die Kontaktbuchse an dieser reibt von den Kontaktflächen, welche der Kontaktstift an der Kontaktbuchse in einer End-Kontaktstellung kontaktiert, vorliegt.
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Die End-Kontaktstellung ist in der Regel die Stellung, in welcher der Kontaktstift maximal in der Einsteckrichtung in die Kontaktbuchse eingesteckt ist. Derart wird mit einfachen Mitteln erreicht, dass die Reibflächen, an welchen der Stift bei dem Einstecken an der Kontaktbuchse hauptsächlich reibt, örtlich und funktional von den Kontaktflächen, an denen der Kontaktstift die Kontaktbuchse im vorzugsweise maximal eingeschobenen Zustand kontaktiert, getrennt ist. Besonders vorteilhaft ist, dass gegenüber dem Stand der Technik nur der Stift der Steckverbindung geändert werden muss, während in der Regel der Aufbau der Steckbuchse beibehalten werden kann. Dies wird weiter unten beispielhaft anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktstift und die Kontaktbuchse jeweils einen Kern aus gut elektrisch leitendem Metall, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, aufweisen und eine vor Korrosion schützende Beschichtung, insbesondere eine zinnhaltige Metallbeschichtung. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Steckverbindung und dabei insbesondere des Kontaktstiftes werden insbesondere an der Steckbuchse die eigentlichen Kontaktbereiche beim Einstecken und entsprechend beim Herausziehen des Kontaktstiftes nicht oder jedenfalls weniger stark durch Reibung beeinträchtigt und abgetragen als nach dem Stand der Technik. Dies resultiert in einer im Vergleich zum Stand der Technik erhöhten Anzahl realisierbarer Steckzyklen.
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Zweckmäßig weisen die zwei Federschenkel der Kontaktbuchse im Bereich einer Engstelle einen minimalen Abstand zueinander auf, so dass an dieser Engstelle Anlagebereiche ausgebildet sind, an welchen der Kontaktstift bei seinem Einstecken in die Kontaktbuchse reibt und welche er in einer End-Kontaktstellung leitend kontaktiert. Dabei ist es zur Realisierung der Erfindung vorteilhaft, nicht aber in Hinsicht auf sämtliche Varianten zwingend, wenn die Anlagebereiche der Federschenkel der Kontaktbuchse senkrecht zur Einsteckrichtung breiter sind als die maximale Breite des Kontaktstiftes in dieser Richtung, insbesondere mehr als 1,5mal so breit, vorzugsweise mehr als 2,0-mal so breit.
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Sodann ist die Erfindung nach einer Variante einfach dadurch realisierbar, dass der Kontaktstift derart ausgestaltet ist, dass er bei seinem Einstecken in die Kontaktbuchse bei dem ersten Auftreffen auf die Anlageflächen mit seinem Stiftabschnitt eine andere Stelle der Anlageflächen der Kontaktbuchse berührt als in der End-Kontaktstellung, in der er maximal in die Kontaktbuchse eingesteckt ist.
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Alternativ oder optional kann vorgesehen sein, dass der Kontaktstift derart ausgestaltet ist, dass er bei seinem Einstecken in die Kontaktbuchse bei dem ersten Auftreffen auf die Anlageflächen mit seinem Stiftabschnitt nur einen Teil, insbesondere weniger als 50% der Anlageflächen der Kontaktbuchse berührt, die er auch in der End-Kontaktstellung berührt, in der er maximal in die Kontaktbuchse eingesteckt ist. So kann der Stift bei seinem Einstecken in die Kontaktbuchse im Wesentlichen nur in einem schmalen Bereich reiben, während er diese im End-Kontaktzustand an den Federschenkeln in einem (deutlich) breiteren Bereich kontaktiert.
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Konstruktiv gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, den Kontaktstift passend zur Kontaktbuchse so auszugestalten, dass mit ihm die Erfindung realisiert wird.
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So kann der Kontaktstift in Einsteckrichtung abschnittsweise schräg zur Einsteckrichtung X verlaufen. Realisierbar ist dies beispielsweise dadurch, dass der Kontaktstift zwei entgegengesetzt gekrümmte Biegungen aufweist, die in Einsteckrichtung versetzt zueinander an dem Kontaktstift ausgebildet sind.
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Es ist auch vorteilhaft und konstruktiv einfach, wenn der Kontaktstift in einem in Einsteckrichtung vorderen Bereich des Stiftabschnittes senkrecht zur Einsteckrichtung um mehr als seine halbe Breite, vorzugsweise mehr als seine ganze Breite zu einem hinteren Bereich versetzt ist, welcher in der End-Kontaktstellung die Kontaktbuchse kontaktiert.
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Es ist sodann nach einer weiteren Variante vorteilhaft, wenn der Kontaktstift an einer oder zwei seiner Außenflächen, mit denen er beim Einstecken in die Kontaktbuchse
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die Anlageflächen der Federschenkel berührt, jeweils wenigstens eine sich vorzugsweise bis vor einen Kontaktbereich des Kontaktstiftes erstreckende Einprägung oder stegartige Erhebung aufweist. Denn derart berührt er beim Einstecken die Anlagebereiche der Federschenkel der Kontaktbuchse in schmaleren oder anderen Bereichen als im End-Kontaktzustand.
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Nach einer anderen Variante kann vorgesehen sein, dass der Kontaktstift eine Tordierung T aufweist. Auch derart ist die Erfindung leicht umsetzbar. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Kontaktstift eine Tordierung aufweist, die derart gestaltet ist, dass der Stiftabschnitt in Einsteckrichtung in einem vorderen Abschnitt um einen Winkel > 15°, insbesondere um 45°, zum hinteren Abschnitt in sich gedreht ist.
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Es ist sodann zweckmäßig, wenn der Kontaktstift in seinem Stiftabschnitt einen mehreckigen, vorzugsweise einen rechteckigen und besonders bevorzugt einen quadratischen Querschnitt aufweist. Es kann aber alternativ vorgesehen sein, dass der Kontaktstift als Kontaktblech ausgebildet ist, dass schräg zur Einsteckrichtung mit wenigstens einer Prägung versehen ist.
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Die Erfindung schafft auch einen Stiftkontakt einer Steckverbindung nach einem der darauf bezogenen Ansprüche, wobei dieser die auf den Stiftkontakt bezogenen Merkmale von einem oder mehreren der auf die Steckverbindung bezogenen Ansprüche aufweist.
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Die Erfindung schafft schließlich auch eine Kombination einer Stiftleiste und Buchsenleiste, die zusammensteckbar sind und die jeweils ein Gehäuse aufweisen und im zusammengesteckten Zustand eine Mehrzahl an Steckverbindungen aus Kontaktstiften und Kontaktbuchsen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche aufweisen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Zusammengefasst ist vorteilhaft, dass zur Erhöhung der Anzahl an Steckzyklen, die durchgeführt werden können, bevor sich Korrosionseffekte infolge eines Zerstörens der Beschichtung nachteilig auswirken, ausschließlich die Geometrie des metallischen Stiftkontaktes geändert wird. Die Kontaktbuchse wird nicht verändert. Zudem ist es nicht notwendig, die verwendete Materialbeschaffenheit des Kontaktstiftes zu verändern. Er kann insbesondere weiter aus einer Kupferlegierung bestehen, die mit einer vor Korrosion schützenden zinnhaltigen Beschichtung versehen ist. Es besteht keine Notwendigkeit dazu, diese Zinnbeschichtung an dem Kontaktstift oder der Kontaktbuchse zu verändern.
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Der Begriff des Kontaktstiftes ist nicht zu eng zu sehen. Er steht für Steckkontakte mit einer Haupterstreckungsrichtung, welche einer Einführrichtung in eine korrespondierende Kontaktbuchse entspricht, wobei der Kontaktstift im Querschnitt auf verschiedene Weise ausgestaltet sein kann. Der Begriff des Kontaktstiftes umfasst beispielsweise im Querschnitt rechteckige Stifte wobei eine im Wesentlichen quadratischer Querschnitt bevorzugt, nicht aber zwingend ist. Der Kontaktstift kann vielmehr auch einen eher flachen, messerartigen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt kann zudem auch mehreckig sein (beispielsweise sechseckig) oder oval. Bei einer Mehreckform können die Eckbereiche einen Radius aufweisen und können abgerundet ausgestaltet sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
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1 in a) eine perspektivische Ansicht eines ersten erfindungsgemäßen Kontaktstiftes, in b) und c); d) und e); f) und g) sowie h) und i) jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht durch eine Kontaktbuchse, in die ein Kontaktstift eingeführt wird, im Bereich einer Anlageebene zum Kontaktstift, der entsprechend nicht geschnitten dargestellt ist, in zeitlich aufeinanderfolgenden, versetzten Stadien des Einschiebens des Kontaktstiftes in die Kontaktbuchse, bis in h) und i) eine End-Kontaktstellung erreicht ist;
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2 in a) eine perspektivische Ansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Kontaktstiftes, in b) und c); d) und e); f) und g) sowie h) und i) jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht durch eine Kontaktbuchse, in die ein Kontaktstift eingeführt wird, im Bereich einer Anlageebene zum Kontaktstift, der entsprechend nicht geschnitten dargestellt ist, in zeitlich aufeinanderfolgenden, versetzten Stadien des Einschiebens des Kontaktstiftes in die Kontaktbuchse, bis in h) und i) eine End-Kontaktstellung erreicht ist;
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3 in a) eine perspektivische Ansicht eines dritten erfindungsgemäßen Kontaktstiftes, in b) und c); d) und e); f) und g) sowie h) und i) jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht durch eine Kontaktbuchse, in die ein Kontaktstift eingeführt wird, im Bereich einer Anlageebene zum Kontaktstift, der entsprechend nicht geschnitten dargestellt ist, in zeitlich aufeinanderfolgenden, versetzten Stadien des Einschiebens des Kontaktstiftes in die Kontaktbuchse, bis in h) und i) eine End-Kontaktstellung erreicht ist;
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4 in a) eine perspektivische Ansicht eines ersten erfindungsgemäßen Kontaktstiftes, in b) und c); d) und e), f) und), h) und i) jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht durch eine Kontaktbuchse, in die ein Kontaktstift eingeführt wird, im Bereich einer Anlageebene zum Kontaktstift, der entsprechend nicht geschnitten dargestellt ist, in zeitlich aufeinanderfolgenden, versetzten Stadien des Einschiebens des Kontaktstiftes in die Buchse, bis in h) und i) eine End-Kontaktstellung erreicht ist;
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5 in a) eine perspektivische Ansicht eines ersten erfindungsgemäßen Kontaktstiftes, in b) und c); d) und e) jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht durch eine Kontaktbuchse, in die ein Kontaktstift eingeführt wird, im Bereich einer Anlageebene zum Kontaktstift, der entsprechend nicht geschnitten dargestellt ist, in zeitlich aufeinanderfolgenden, versetzten Stadien des Einschiebens des Kontaktstiftes in die Buchse, in f), g) und h) sowie dann in i), j) und k) jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Schnittansicht durch eine Kontaktbuchse, in die ein Kontaktstift eingeführt wird, im Bereich einer Anlageebene zum Kontaktstift, der entsprechend nicht geschnitten dargestellt ist, und eine Draufsicht in weiteren zeitlich aufeinanderfolgenden, versetzten Stadien des Einschiebens des Kontaktstiftes in die Kontaktbuchse, bis in i), j) und k) eine End-Kontaktstellung erreicht ist;
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6 in a) bis e) Seitenansichten einer Kontaktbuchse und Kontaktstiftes nach dem Stand der Technik in fünf zeitlich aufeinanderfolgenden, versetzten Stadien eines Einschiebens des Kontaktstiftes in die Buchse, bis in die e) eine End-Kontaktstellung erreicht ist und in f) jeweils eine schematisierte Querschnittsansicht eines Kontaktstiftes und eines Federschenkels eine Kontaktbuchse zur Veranschaulichung einer Beschichtung an diesen Elementen.
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Zunächst sei der bekannte Stand der Technik nach 6 beschrieben.
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Die 6a) bis e) zeigen eine Steckverbindung aus einem Kontaktstift 110 – ein Kontaktstift 110 – also ein Steckkontakt – und einer korrespondierenden Kontaktbuchse 120. Der Kontaktstift 110 ist in einer Einsteckrichtung X) die in Kontaktbuchse 120 einsteckbar, um einen elektrischen Kontakt zwischen der Kontaktbuchse 120 und dem Kontaktstift 110 herzustellen.
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Der Kontaktstift 110 weist hier eine gerade, langgestreckte Form auf. Seine Haupterstreckungsrichtung ist in 6 in einem kartesischen Koordinatensystem X-/Y die Richtung X.
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An seinem einen freien Ende weist der Kontaktstift 110 eine (sich verjüngende bzw. hier angefaste) Spitze 111 auf, an den sich ein gerader Stiftabschnitt 112 mit einem hier konstanten Querschnitt anschließt. An dem freien (hier unteren) Ende des Bereiches 112 kann der Kontaktstift 110 mit einer (nicht dargestellten) elektronischen Baugruppe verbunden werden, beispielsweise durch löten.
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Der bekannte Kontaktstift 110 weist hier eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige, insbesondere quadratische Geometrie auf. Dabei sind hier die Ecken mit einem Radius versehen und daher leicht abgerundet ausgebildet. Diese Ausbildung ist vorteilhaft aber nicht zwingend.
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Der Kontaktstift 110 besteht (siehe 6f) aus einem Kern 113 aus gut elektrisch leitendem Metall, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und ist mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung 114 versehen, insbesondere mit einer zinnhaltigen Metallbeschichtung.
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Die Kontaktbuchse 120 weist im Wesentlichen in der Seitenansicht eine U-Form auf, mit einem Grundschenkel 121 und zwei Federschenkeln 122, 123, welche die Längsschenkel des U ausbilden. Die zwei Federschenkel 122, 123 verlaufen hier ausgehend von dem Grundschenkel 121 gegen die Steckrichtung X bevorzugt (aber nicht zwingend) in ersten Abschnitte 122a, 123a zunächst parallel zueinander und dann in weiteren Abschnitten 122b, 123b schräg aufeinander zu, so dass sich ihr Abstand in Y-Richtung senkrecht zur Steckrichtung X bis in den Bereich einer Engstelle 124 verringert. Die Steckrichtung X ist auch die Haupterstreckungsrichtung X des Kontaktstiftes 110. Hier bildet die Kontaktbuchse 120 für eine Kontaktierung voneinander abgewandter Außenflächen des Kontaktstiftes 110 geeignete Anlagebereiche 122c, 123c für den Kontaktstift 110 aus. Senkrecht zu deren Haupterstreckungsrichtung Y wird der Kontaktstift eingeführt. Ausgehend von diesen Anlagebereichen 122c, 123c vergrößert sich der Abstand der Federschenkel 122, 123 zu ihren freien Enden wieder. Sie bilden derart in diesen Endabschnitten 122d, 123d eine Art Einführwinkel/-trichter für den Kontaktstift 110 aus. Der Grundschenkel 121 bildet in Steckrichtung X zudem einen das Einführen des Kontaktstiftes 110 begrenzenden Anschlag aus.
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Die Federschenkel 122, 123 können im Bereich der Engstelle 124 an den Anlagebereichen 122c, 123c direkt aneinander liegen oder noch zueinander beabstandet sein. Der ggf. vorhandene Abstand der Federschenkel 122, 123 in diesem Bereich ist kleiner als der Durchmesser des Kontaktstiftes 110.
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Auch die Kontaktbuchse 120 besteht vorzugsweise aus einem Kern 125 aus gut elektrisch leitendem Metall, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und ist vorzugsweise mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung 126 versehen, insbesondere mit einer zinnhaltigen Metallbeschichtung.
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Die Kontaktbuchse 120 und der Kontaktstift 110 sind vorzugsweise jeweils in einem hier nicht dargestellten Gehäuse angeordnet (aus nichtleitendem Material wie Kunststoff), die beispielsweise die zusammensteckbaren Gehäuse einer Stiftleiste und einer Buchenleiste sein können und die im Bereich von Steckgesichtern derart offen ausgebildet sind, dass die Kontaktstifte 110 in die Kontaktbuchsen 120 einführbar sind.
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Das Funktionsprinzip der Buchse-Stift-Steckverbindung soll anhand von fünf zeitlich aufeinander folgenden Schritten, die in 6a bis e) veranschaulicht sind, näher betrachtet werden.
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In einem ersten Schritt (6a) werden die Kontaktbuchse 120 und der Kontaktstift 110 zueinander positioniert. Ggf. kann dazu eine das Einführen erleichternde Führung zwischen hier nicht dargestellten Gehäusen vorgesehen sein. Bei einem Einstecken wird die Kontaktbuchse 120 ggf. zusätzlich durch Führungskanten und die (vorzugsweise gefaste) Spitze 111 des Kontaktstiftes 110 zentriert.
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Nachdem der erste Kontakt zwischen Kontaktbuchse und Kontaktstift gefunden ist, drückt die gefaste Spitze 111 des Kontaktstiftes 110 die Federschenkel 122, 123 der Kontaktbuchse 120 auseinander und baut somit eine erforderliche Kontaktkraft auf (6b bis 6e).
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Der Kontaktstift 110 muss mindestens so weit in die Kontaktbuchse 120 geschoben werden (6d, 6e), dass die Fase bzw. Spitze 111 des Kontaktstiftes 110 überwunden ist und die Kontaktbuchse 120 ihre volle Klemmkraft auf den Kontaktstift 110 aufbringt. Beim Erreichen der Endposition erfolgt ein mechanischer Anschlag durch den Schenkel 121 der Kontakttulpe 120 als Anschlag oder bereits vorher durch einen Anschlag zwischen den (hier nicht dargestellten) Kunststoffgehäusen. Die Kontaktbuchse 120 drückt nun im Bereich ihrer Engstelle 124 im Bereich der beiden Anlageflächen 122c, 123c, jeweils mit zwei Kontaktflächen KB1, KB2, die ein Teil der Anlageflächen KB1, KB2 sind, auf zwei korrespondierende Kontaktflächen KS1, KS2 des Kontaktstiftes 110 in dessen Bereich 112. Diese Stellung wird nachfolgend auch (End-)Kontaktstellung genannt.
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Durch das Gleiten des Kontaktstiftes 110 an der Kontaktbuchse 120 beim Einstecken werden die leitenden Beschichtungen 114, 126 des Kontaktstiftes 110 und der Kontaktbuchse 120 durch Reibung verschlissen sowie abgetragen und dadurch nach und nach beschädigt, wodurch nur eine beschränkte Anzahl, beispielsweise ca. 25 Steckzyklen möglich sind.
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Die Kontaktflächen RB1, RB2 der Kontaktbuchse 120 sind nach 6 dieselben Flächen, die auch in der Endkontaktstellung die Kontaktflächen KB1, KB2 an der Kontaktbuchse 120 bilden. Die Reibflächen des Stiftes RS1, RS2 sind zwar von deren Kontaktflächen verschieden, da der Stift 110 beim Einschieben über seine gesamte axiale Länge von der Spitze 111 bis zum Erreichen der jeweiligen Kontaktflächen KS1, KS2 auf den vorneinaner abgewandten Außenseiten verschlissen wird. Die Beschichtung 126 der Kontakttulpe 120 wird aber an ihren Kontaktflächen KB1, KB2 durch die Reibung des Kontaktstiftes 110 bei dessen Einschieben mehr beschädigt.
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Erfindungsgemäß wird der Kontaktstift jeweils derart ausgestaltet, dass eine ganze oder teilweise Funktionentrennung der Reibflächen von den Kontaktflächen an den Anlagebereichen 122c, 123c der jeweiligen Kontakttulpe 120 realisiert ist. Dazu wird vorzugsweise jeweils ein Kontaktstift, vorzugsweise ein Kontaktstift nach Art der 6 hergestellt bzw. breitgestellt und dann in einem weiteren Bearbeitungsschritt umgeformt, beispielsweise mit einer oder mehreren Prägungen versehen oder tordiert. Der Kontaktstift kann aber auch einen anderen Querschnitt aufweisen oder beispielsweise als eine Art Blech geformt sein (so dass eine Art Messerkontakt gebildet wird).
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Umgesetzt werden kann eine Funktionentrennung der vorstehend beschriebenen Art auf verschiedene Weise, beispielsweise dadurch, dass der Kontaktstift derart ausgestaltet ist, dass beim Einschieben des Kontaktstiftes in die Kontaktbuchse 120 Reibung an den Anlageflächen 122c, 123c der Kontaktbuchse 120 nicht oder im Wesentlichen nicht an deren beiden voraussichtlichen Kontaktflächen, KB1 und KB2 der Kontaktbuchse 120 beim Erreichen der End-Kontaktstellung auftritt. Diese ist in der Regel die Stellung, in welcher der Kontaktstift maximal eingeschoben ist. Die End-Kontaktstellung kann insofern auch eine rastend erreichbare Stellung sein.
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Dies bedeutet auch, dass jedenfalls der Wesentliche Teil der einen oder zwei Reibfläche(n) RS1 und RS2 an den die Kontaktbuchse 120 berührenden Außenflächen des Kontaktstiftes beim Einstecken in der Einsteckrichtung X ganz oder teilweise senkrecht zu dessen späteren Kontaktflächen KS1, KS2 Y versetzt ist/sind und/oder dass eine oder beide dieser Reibflächen RS1 und RS2 kleiner, vorzugsweise um mehr als 30%, insbesondere mehr als 50%, d.h. im Wesentlichen, kleiner sind als die Kontaktflächen KS1, KS2 des Kontaktstiftes. Derart wird erreicht, dass die zum Kontaktieren des Kontaktstiftes 110 vorgesehenen Kontaktflächen KB1, KB2 der Kontaktbuchse 120 nicht oder nur über ein kurzes letztes Stück des Einsteckweges bis zum Erreichen der Kontaktstellung der 6e) oder nur in Teilbereichen teilweise beim Einstecken des Kontaktstiftes 110 verschlissen werden. Hieraus resultiert ein verringerter Verschleiß der Beschichtung 126 (6f) der Kontaktbuchse 120 jedenfalls im Bereich ihrer Kontaktflächen KB1, KB2, wodurch die Anzahl möglicher Steckzyklen vor dem Einsetzen zu großer Korrosionseffekte deutlich erhöht werden kann.
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Hinsichtlich der Kontaktstifte, die nachfolgend in Hinsicht auf die 1 bis 5 beschreiben werden, werden gleiche oder funktional ähnliche Elemente im Wesentlichen mit analogen Bezugszeichen versehen, die sich nur in der ersten Ziffer unterscheiden (z.B. Spitze 211, 311, 411, ...).
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Die Kontaktbuchse 120 der 1 ist wie die Kontaktbuchse der 6 aufgebaut. Sie ist derart ausgelegt, dass bei einem Einstecken jedenfalls an den beiden Federschenkeln 122, 123 im Bereich der Anlageflächen bzw. -bereiche 122c, 123c die Reibung beim Einschieben stattfindet und auch die elektrische Kontaktierung stattfindet. Sie ist senkrecht zur Steckrichtung X in der Richtung Y breiter als der korrespondierende Kontaktstift, vorzugsweise doppelt so breit oder mehr als doppelt so breit.
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Nach 1 sind die Reibflächen RB1 und RB2 an den Anlageflächen 122c, 123c der Federschenkel 122, 123 der Kontaktbuchse 120 senkrecht zur Einsteckrichtung X zu den voraussichtlichen Kontaktflächen KB1 und KB2 in der End-Kontaktstellung zueinander vorzugweise (wie dargestellt) ganz (oder teilweise) versetzt.
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Dies wird hier beispielhaft sowie auf einfache Weise dadurch erreicht, dass der Kontaktstift 210 in sich mehrfach gebogen und hierdurch abschnittweise schräg zur Einsteckrichtung X ausgebildet ist. Der Kontaktstift 210 ist ansonsten wie der Kontaktstift 110 der 6 aufgebaut.
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Der Kontaktstift 210 der 1 ist aber in sich gebogen, wozu er im Stiftabschnitt 212 zwei entgegengesetzt gekrümmte Biegungen B1 und B2 aufweist, die in Einsteckrichtung versetzt zueinander an dem Kontaktstift 210 ausgebildet sind.
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Derart wird mit einfachen konstruktiven Mitteln eine geschickte Funktionentrennung (siehe 1c) der Reibflächen RB1 und RB2 von den Kontaktflächen KB1 und KB2 in den Anlagebereichen 122c, 123c der Federschenkel 122, 123 der Kontaktbuchse 120 erreicht. Denn die Biegungen B1 und B2 sind derart winklig und zueinander am Kontaktstift 210 versetzt ausgebildet, dass durch diese Ausgestaltung ein Versatz der Reibflächen RB1, RB2 von den Kontaktflächen KB1, KB2 an den Anlagebereichen 122c, 123c der Kontaktbuchse 120 erreicht wird. Im vorderen Stiftabschnitt 212a, der sich an die Fase 211 anschließt, ist der Kontaktstift 210 vorzugsweise senkrecht zur Einsteckrichtung X um mehr als seinen halben Durchmesser, vorzugsweise mehr als seinen ganzen Durchmesser zum hinteren Stiftabschnitt 212b versetzt.
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Der Kontaktstift 210 wird hierdurch in dem einen (in 1c linken) Bereich der Kontaktbuchse 120 eingefädelt. Er reibt dann dort an der linken Seite der Kontaktbuchse jeweils mit Reibflächen RS1 und RS2 an Reibflächen RB1 und RB2 der Anlagebereiche 122c, 122d der Kontaktbuchse 120. Sodann wird er in Steckrichtung X weiter eingeführt bzw. eingesteckt.
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Der Kontaktstift 210 findet in der Kontaktstellung den elektrischen Kontakt (Kontaktflächen KS1, KS2) schließlich auf der anderen (rechten) Seite der Kontaktbuchse (Kontaktflächen KB1, KB2).
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Dazu muss die Kontaktbuchse 120 jedenfalls im Bereich der Engstelle 124 bzw. der Anlageflächen 122c, 123c, an welcher/welchen an ihr die Reibung beim Einschieben stattfindet und an der auf die elektrische Kontaktierung stattfindet, senkrecht zur Steckrichtung X in der Richtung Y breiter sein als der Kontaktstift 210, vorzugsweise doppelt so breit oder mehr als doppelt so breit wie der Kontaktstift 210. Denn dann kann die Reibung an der Kontaktbuchse 120 beim Einschieben des Kontaktstiftes 210 quer zur Einsteckrichtung X in Richtung Y in zueinander ganz oder im Wesentlichen ganz versetzten Bereichen stattfinden.
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Die erfindungsgemäße Funktionentrennung ist aber noch auf andere Weise realisierbar.
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Nach 2 wird der Kontaktstift 310 im Stiftabschnitt 312 an seinen beiden zu den Federschenkeln 122, 123 der Kontaktbuchse 120 gewandten beiden Außenseiten durch Prägung in einen vorderen und in einen hinteren Funktionsbereich 312a, 312b unterteilt.
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Im vorderen Funktionsbereich 312a weist der Kontaktstift 310 hierdurch an seinen beiden Außenseiten jeweils eine Art Rinne 318 und hierdurch einen konkaven Querschnitt auf, so dass beim Einfädeln die Kontaktbuchse 120 an jedem ihrer beiden Federschenkel 122, 123 nur in je zwei kleinen Reibflächen RB1, RB2 reibend durch korrespondierende kleine Reibflächen RS1a, RS1b belastet wird, wohingegen der jeweils mittlere Bereich der rinnenartigen Einprägung 318 von Reibungseffekten ganz oder weitgehend unbelastet bleibt.
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Im hinteren Funktionsbereich 312b wechselt der Kontaktstift 310 dagegen seine Form. Die Einprägung endet vor diesem Bereich 312b. Die zuvor konkave Form geht beidseits in eine eher konvexe Form mit einer jeweils mittleren vorstehenden Erhebung 319 über, wodurch der elektrische Kontakt im Funktionsabschnitt 312b an der Erhebung 319 stattfindet. Die Reibflächen RB1 und RB2 an der Kontaktbuchse 120 bzw. am Kontaktstift 310 sind damit senkrecht zur Einsteckrichtung X entweder deutlich schmaler als die die Kontaktflächen KB1, KB2 der Kontaktbuchse 120 oder sind senkrecht zur Einsteckrichtung zu den Reibflächen RB1, RB2 ganz oder im Wesentlichen versetzt ausgebildet (vergleiche 2e und 2h).
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Es sind jeweils vorzugsweise eine Einprägung 318 und eine Erhebung 319 an zwei voneinaner abgewandten Außenflächen des Kontaktstiftes 310 ausgebildet, welche die Kontaktbuchse berühren, so dass der vorstehend beschriebene Effekt an beiden Federschenkeln 122, 123 der Kontaktbuchse 120 auftritt.
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Eine ähnliche beispielhafte Ausgestaltung zeigt die 3. Hier wurden im Kontaktstift 410 im Stiftabschnitt 412 in einem näher zur Spitze 411 liegenden Funktionsabschnitt 412a jeweils zwei seitliche Eckbereiche an den beiden zur Kontaktbuchse 120 gewandten Stiftaußenseiten weggeprägt, so dass an diesen Außenseiten jeweils ein mittlerer Längssteg 417 ausgebildet wird. Beim Einstecken des Kontaktstiftes 410 liegt zunächst jeweils nur der Längssteg 417 an den jeweiligen Federschenkeln 122, 123 der Kontakttulpe 120 an (3a, 3b; 3c, 3d). Die Einprägungen enden vor dem zweiten Funktionsbereich 412b. Die Reibflächen (siehe beispielhaft die Reibfläche RS1 in 3d) zwischen den beiden zu den Federschenkeln 122, 123 gewandten Außenseiten des Kontaktstiftes 410 und den Federschenkeln 122, 123 der Kontakttulpe 120 sind damit relativ klein.
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Beim weiteren Einstecken des Kontaktstiftes 410 enden die Einprägungen und der Längssteg 417. Der Kontaktstift 410 weist jetzt wieder an beiden Außenseiten, die an den Anlageflächen 122c, 123c der Kontaktbuchse 120 in Endkontaktstellung zur Anlage kommen, eine ebene Form oder eine Erhebung auf. Derart werden in der End-Kontaktstellung (3h) und i)) jeweils an beiden Außenseiten großflächige Kontaktflächen KS1 an dem Kontaktstift 410 und entsprechend an der Kontaktbuchse 120 ausgebildet. Im Unterschied zur 6 ist aber an der Kontaktbuchse 120 im Bereich der entsprechenden Kontaktflächen der Kontaktbuchse 120 beim Einschieben des Kontaktstiftes 420 im Wesentlichen nur in sehr schmalen Bereichen jeweils ein Verschleißeffekt aufgetreten.
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Die Länge der Prägungen bzw. des jeweiligen Längssteges 417 in der Haupterstreckungsrichtung X ist vorzugsweise in der Einsteckrichtung X jedenfalls so lang, dass die jeweiligen elektrischen Kontaktflächen an dem Kontaktstift 410 und an der Kontakttulpe 120 auch unter den ungünstigsten Toleranzbedingungen aneinander zur Anlage kommen.
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Nach 4 wird die teilweise oder vollständige Funktionentrennung zwischen den Reibflächen und den Kontaktflächen durch einen tordierten Kontaktstift 510 umgesetzt. Dieser ist in dem Stiftabschnitt 512 in sich um einen Winkel tordiert.
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, vorzugsweise um 30° bis 60°, insbesondere hier um 45°, verdreht worden. Dazu wird der Kontaktstift 510 beispielsweise an seinem einen Ende drehfest fixiert und an seinem anderen Ende (um den entsprechenden Winkel) um seine Längsachse gedreht (Tordierung T). Damit unterteilt sich der Stiftabschnitt 512 in zwei relativ zueinander verdrehte Funktionsbereiche 512a und 512b (siehe 4c)).
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In dem näher zur angefasten Spitze 511 liegenden Funktionsbereich 512a kommt beim Einschieben des Kontaktstiftes 510 in die Kontaktbuchse 120 im Bereich der beiden Federschenkel 122, 123 der Kontaktbuchse 120 jeweils nur eine schmale Eckkante 518 des Kontaktstiftes 510 an den jeweiligen Federschenkeln 122, 123 zur Anlage.
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Nur in dieser Breite wird daher (siehe 4e) an der Kontaktbuchse 120 bzw. an dem Kontaktstift 510 jeweils eine Reibfläche RS1 ausgebildet. Die Kontaktbuchse 120 wird daher beim Einstecken des Kontaktstiftes 510 zunächst beidseits nur jeweils in einem schmalen Streifen beim Einstecken des Kontaktstiftes 510 in die Kontakttulpe 120 verschlissen, bevor beim weiteren Einstecken schließlich der im Vergleich zur Spitze 511 um den Winkel (hier 45°) gedrehte Bereich 512b größerflächig an der Kontaktbuchse 120 zur Anlage kommt.
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Derart kommt der Kontaktstift 510 auf zwei Seiten jeweils mit einer Kontaktfläche KS1, KS2 an der Kontaktbuchse 120 zur Anlage, so dass deren korrespondierende Kontaktflächen KB1 und KB2 an der Kontaktbuchse 120 jeweils deutlich breiter sind als die Reibflächen RB1, RB1.
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Nach 2 bis 5 ist der Stift jeweils vorzugsweise an der jeweils nicht dargestellten unteren Seite (siehe 2c, 3c, 4c, 5c) in der gleichen Weise ausgebildet wie an der dargestellten oberen Seite. Dies ist vorteilhaft und einfach. Denkbar ist es aber auch, ihn an diesen beiden zur Kontaktierung der Kontakttulpe 120 vorgesehenen Seiten jeweils unterschiedlich auszubilden. So kann er beispielsweise an einer Seite die Ausgestaltung oder Prägung der 3 aufweisen und an der anderen Seite die Prägung der 4.
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Nach 5 wird die Funktionentrennung durch einen geprägten Blechstreifen als Kontaktstift 610 umgesetzt. Es ist dazu an dem Blechstreifen wenigstens eine Prägung 616 schräg in einem Winkel 10° < α < 80°, insbesondere in einem Winkel 30° < α < 60° zur Einsteckrichtung X ausgebildet, so dass beidseits eine Art wellige Kontur mit Tälern 617 und Erhebungen 618 entsteht. Der Winkel α wird so bemessen, dass wiederum eine Funktionentrennung an dem Kontaktstift 610 realisiert ist, da der Kontaktstift 610 wiederum im Bereich der jeweiligen Erhebungen bei seinem Einstecken in die Kontaktbuchse 120 an verschiedenen Bereichen der Kontaktbuchse 120 reibt.
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Bezugszeichenliste
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- 110, 210, 310, 410, 510, 610
- Kontaktstift
- 111, 211, 311, 411, 511
- Spitze
- 112, 212, 312, 412, 512
- Stiftabschnitt
- 113
- Kern
- 114
- Beschichtung
- 120
- Kontaktbuchse
- 121
- Grundschenkel
- 122, 123
- Federschenkel
- 122a, 123a, 122b, 123b;
- Abschnitte
- 122c, 123c
- Anlagebereiche
- 122d, 123d
- Endabschnitte
- 124
- Engstelle
- 125
- Kern
- 126
- Beschichtung
- KB1, KB2;
- Kontaktflächen
- KS1, KS2
- Kontaktflächen
- 212a, 212b, 312a, 312b, 412a, 412b, 512a, 512b
- Funktionsbereiche
- B1 und B2
- Biegungen
- 318
- Rinne
- 319
- Erhebung
- 417
- Längssteg
- 518
- Eckkante
- T
- Tordierung
- 610
- Kontaktstift
- 616
- Prägung
- 617
- Täler
- 618
- Erhebungen
- X
- Steckrichtung
- Y
- Richtung
