DE4108133C2 - Kontaktelement zur Schneid-Klemm-Kontaktierung eines mit einem Isoliermantel umhüllten elektrischen Leiters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement zur Schneid-Klemm- Kantaktierung eines mit einem Isoliermantel umhüllten elektri­ schen Leiters, beispielsweise eines Litzenleiters.

Die sogenannte Schneid-Klemm-Kontaktierung ist seit langem allgemein bekannt. Dabei besitzt das Kontaktelement zwei in einer Ebene liegende Kontaktschenkel, welche mit einander zu­ gewandten Kontaktkanten einen Kontaktschlitz begrenzen. Durch die Bemessung und Gestaltung des Kontaktelementes soll ein isolierter Leiter befestigt und kontaktiert werden, ohne daß die Isolierung vorher entfernt werden muß und ohne daß der Kontakt einer Lötung bedarf. Der Kontaktschlitz hat also zwei Funktionen. Erstens soll beim Eindrücken des Leiters der Iso­ liermantel durchtrennt werden, ohne daß dabei der metallische Leiter verletzt wird. Wichtig ist dies etwa bei Litzenleitern, bei denen eine Durchtrennung einzelner Leiteradern vermieden werden muß. Zweitens muß der Leiter beim Eindrücken genügend festgeklemmt werden, damit ein guter Kontaktübergang zwischen Leiter und Kontaktelement geschaffen wird. Die Klemmung muß dabei so fest sein, daß der Leiter auch gegen Lockerung bzw. Herausfallen gesichert ist.

Um diese verschiedenen Funktionen zu gewährleisten, wurden be­ reits verschiedene Formen von Klemmkontaktelementen vorge­ schlagen. Aus der CH-266 481-A ist beispielsweise ein Klemm­ kontaktelement bekannt, bei dem dem eigentlichen Klemmbereich jeweils eine abgeschrägte Schneide vorangeht. Außerdem ist dort auch ein Ausführungsbeispiel mit einem abgestuften Kon­ taktschlitz gezeigt. Dieser Kontaktschlitz besitzt also zwei Klemmbereiche mit unterschiedlicher Breite. Diese Maßnahme dient dort jedoch lediglich dazu, das Klemmkontaktelement für Lei­ ter mit unterschiedlichen Durchmessern zu verwenden. Dement­ sprechend ist dort auch jedem der beiden Klemmbereiche ein eigener Schneideabschnitt mit schräg verlaufenden Kanten vor­ geschaltet. Bei dem bekannten Klemmkontaktelement ist jedoch kein eigener Verformungsbereich vor dem Klemmbereich vorgesehen.

Aus der DE 35 06 797 C1 ist ein Verfahren zur Verlegung von Drähten in einem Verdrahtungsfeld bekannt, bei dem die Schneidklemmen anschließend an einen Einführungsbereich einen Klemmbereich sowie einen an den Klemmbereich anschließenden Schneid-Klemmbereich aufweisen. Der Übergang vom Klemmbereich zu dem engeren Schneid-Klemmbereich ist dort als rechtwinkeli­ ge Stufe ausgebildet, so daß bei einem Leiter, der breiter ist als der Schneid-Klemmbereich, oder bei einem nicht ganz mitti­ gen Eindrücken des Leiters die Gefahr einer Verletzung dieses Leiters besteht. Ist der Leiter aber von vornherein dünner, so ist die Sicherheit der Kontaktierung nicht gewährleistet. Als Sicherung gegen ein Herauswandern der Leiter aus dem Schneid- Klemmbereich ist dort zusätzlich eine Abdeckhaube vorgesehen, die die im Klemmbereich verlegten Drähte in die entsprechenden Schneid-Klemmbereiche eingedrückt hält.

Auch aus der DE 89 14 739 U1 ist ein Schneid-Klemm-Kontakt mit einem abgestuften Kontaktschlitz bekannt. Dort wird ein iso­ lierter Leiter zunächst in einen Bereich mit bogenförmig kon­ vex aufeinander zulaufenden Innenflächen eingedrückt, wodurch sich die den Kontaktschlitz bildenden Kontaktfinger öffnen bzw. der Leiter deformiert wird. Beim weiteren Eindrücken durchläuft der Leiter beiderseits angeordnete Schneiden, wel­ che die Isolierung durchtrennen. Schließlich gelangt der Lei­ ter in den inneren Bereich mit seitlichen Kontaktflächen, wo­ bei die Kontaktfinger im Bereich der Schneiden und der Kon­ taktflächen mittels Durchbrüchen hinter den Kontaktflächen elastisch sind. Dadurch soll die Aufnahme von Drähten mit un­ terschiedlichen Durchmessern und die Aufnahme von mehreren Drähten mit annähernd gleichem Durchmesser in einem Kontakt­ schlitz ermöglicht werden. Die dort vorgeschlagene komplizier­ te Formgebung der durchbrochenen Kontaktfinger mag für den besonderen Verwendungszweck mit unterschiedlich dicken Leitern sinnvoll sein. Für gewöhnliche Einsatzfälle mit fest vorgegebenen Leiterquerschnitten ist diese Form jedoch zu aufwendig.

Schließlich ist durch die DE-AS 22 54 316 ein weiterer Klemmkontakt bekannt, dessen Schlitz durch zwei Abstufungen in drei Bereiche eingeteilt ist. Der am oberen Ausgang des Schlitzes befindliche Bereich ist der breiteste und dient zum Einlegen eines Einzelkabels bzw. zum Erfassen eines solchen bei einem Mehrfachkabel. Dieser Bereich hat zwei zueinander parallele Kanten und eine etwa dem Durchmesser eines Einzelkabels entsprechende Breite. Zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ist eine erste Abstufung vorgesehen, die in die Isolierung des Einzelkabels einschneidet. Der zweite auf diese Abstufung folgende Bereich bildet dann den eigentlichen Schneidbereich mit zueinander parallelen Schneidkanten. Nach Passieren des zweiten Bereiches ist die Isolierung gänzlich abgeschert. Am Ende des zweiten Bereiches ist eine zweite Abstufung gebildet, auf die ein von zwei parallelen Klemmkanten begrenzter dritter Bereich als Klemmbereich folgt, dessen Breite etwas kleiner sein soll als der Durchmesser der Ader. Eine Zentrierung der Ader auf den Schlitz des Klemmbereiches sowie eine Verformung der Ader vor dem Eintritt in den Klemmbereich ist bei diesem bekannten Klemmkontakt nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kontaktelement zur Schneid- Klemm-Kontaktierung zu schaffen, welches eine gute Zentrierung des Leiters im Kontaktschlitz ohne Beschädigung des Leitermaterials, eine sichere, möglichst großflächige Kontaktgabe zwischen Leiter und Kontaktelement sowie eine zuverlässige Sicherung des eingedrückten Leiters gegen eine Lockerung der Verbindung gewährleistet.

Erfindungsgemäß besitzt ein derartiges Kontaktelement zur Lösung dieser Aufgabe folgende Merkmale:

• - zwei in einer Ebene liegende Kontaktschenkel des Kontaktelementes begrenzen mit einander zugewandten Kontaktkanten einen Kontaktschlitz;
• - der Kontaktschlitz ist in seiner Breite abgestuft und bildet einen Orientierungsbereich mit annähernd parallelen Orientierungskanten zur Ausrichtung des Leiters nach Durchtrennen des Isoliermantels, sowie einen von Klemmkanten begrenzten Klemmbereich, dessen Breite an der Eingangsstelle mindestens um ein Drittel geringer als die Breite des Orientierungsbereiches ist;
• - von dem Orientierungsbereich verläuft jeweils eine Schneidkante schräg nach außen bis zum äußeren Ende des jeweiligen Kontaktschenkels; und
• - zwischen dem Orientierungsbereich und dem Klemmbereich ist ein Verformungsbereich mit schräg nach innen verlaufenden Verformungskanten zur Verformung des Leiters ausgebildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Kontaktelement wird der isolierte Leiter zunächst in einen einen ersten Bereich bildenden Schneidbereich mit schräg nach außen verlaufenden Schneidkan­ ten eingedrückt, an denen der Isoliermantel durchtrennt wird. Auf den Schneidbereich folgt als zweiter Bereich ein Orien­ tierungsbereich zur Ausrichtung des Leiters auf den Kontakt­ schlitz, so daß der Leiter beim weiteren Eindrücken in den einen dritten Bereich bildenden, nachfolgenden Verformungsbe­ reich über dessen schräg nach innen verlaufende Verformungs­ kanten zunehmend und gleichmäßig verformt wird. Durch die Verformung des Leiters ergibt sich ohne wesentliche Verlet­ zung der Leiteroberflächen eine großflächige Kontaktgabe zwi­ schen dem Leiter und dem Kontaktelement in dem nachfolgenden, den vierten Bereich bildenden Klemmbereich; außerdem werden durch diese Art der Verformung hohe Klemmkräfte gewährlei­ stet. Besonders günstig lassen sich damit Litzenleiter kon­ taktieren, da zunächst durch die Schneidkanten in dem ver­ hältnismäßig breiten Schneidbereich eine Beschädigung der Litzenleiter vermieden wird und beim weiteren Eindrücken über den Verformungsbereich die Einzelleiter der Litze nach und nach gegeneinander verschoben werden, wodurch sich eine Kon­ taktierung mit möglichst vielen Einzelleitern der Litze ohne Durchtrennung von Einzelleitern ergibt. Aber auch bei einem Leiter mit Vollquerschnitt ergibt sich durch die Verformung eine großflächige Kontaktierung an den Kontaktschenkeln.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Klemmbereich des Kontaktelementes von außen nach innen erweitert, wobei die Klemmkanten vor dem Eindrücken des Leiters einen Winkel von etwa 1,5 bis etwa 3° zur der Mittelachse des Kontaktschlitzes bilden. Beim Eindrücken des Leiters werden dann die Kontaktschenkel soweit verformt, daß die Innenkanten des Klemmbereiches annähernd parallel zueinander stehen. Damit wird eine erhöhte Sicher­ heit gegen Herausrutschen des Leiters gewonnen.

Die Schneidkanten bilden zweckmäßigerweise jeweils an ihrem äußeren Ende Schneidspitzen. Wenn der Abstand beider Schneid­ spitzen geringer ist als der Außendurchmesser des Isolierman­ tels des zu kontaktierenden Leiters, durchstechen beim Ein­ drücken des Leiters somit die Schneidspitzen jeweils die Iso­ lierung, welche dann beim weiteren Eindrücken entlang der Schneidkanten leichter durchtrennt wird. Die Schneidkanten bilden einen so großen Winkel gegenüber der Mittelachse, daß der Isoliermantel des Leiters nicht unter Verformung an ihnen entlang gleitet, sondern sicher durchtrennt wird. Zweckmäßi­ gerweise beträgt dieser Winkel gegenüber der Mittelachse des Kontaktschlitzes annähernd 60°.

Die zwischen dem Orientierungsbereich und dem Klemmbereich liegenden Verformungskanten dagegen bilden zur Mittelachse ei­ nen geringeren Winkel als die Schneidkanten, um eine allmähli­ che Verformung des Leiters zu bewirken, ohne daß dieser Leiter bzw. die Einzeladern eines Litzenleiters wesentlich beschädigt werden. Hierzu beträgt der Winkel der Verformungskanten gegen­ über der Mittelachse des Kontaktschlitzes zweckmäßigerweise annähernd 45°.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Buchsenkontaktelement für einen Steckverbinder mit angeformten Schneid-Klemm-Kontaktelementen in Seitenansicht,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt II-II aus Fig. 1 durch ein Schneid-Klemm-Kontaktelement mit einem zugehörigen Leiter im Querschnitt.

Der in Fig. 1 gezeigte Buchsenkontakt 1 ist lediglich ein An­ wendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schneid-Klemm-Kon­ taktelement. Daneben gibt es viele andere Möglichkeiten der Anwendung, und zwar überall dort, wo ein isolierter Leiter lötfrei kontaktiert werden soll.

Dieser Buchsenkontakt 1 besitzt an einem Bodenteil 1a seitlich aufgebogene Seitenwände 1b, welche in bekannter Weise Buchsen­ federn 1c bilden. Aus dem Bodenteil 1a sind in dem Beispiel zwei Schneid-Klemm-Kontaktelemente 2 gegenläufig zueinander aufgebogen, deren genauere Gestaltung in Fig. 2 in Vergröße­ rung gezeigt ist.

Das in Fig. 2 dargestellte Schneid-Klemm-Kontaktelement 2 be­ sitzt zwei aus dem Bodenteil 1a aufgebogene Kontaktschenkel 20, welche mit einander zugewandten Kontaktkanten einen Kon­ taktschlitz 3 bilden. Durch entsprechende spiegelbildlich zur Mittelachse 31 des Kontaktschlitzes 3 abgestufte Gestaltung der Kontaktkanten 21 ist dieser Kontaktschlitz in mehrere Be­ reiche aufgeteilt. Von den verjüngten Enden der Kontaktschen­ kel 20 her sind zunächst schräg verlaufende Schneidkanten 22 angeformt, die im Beispiel zur Mittelachse 31 einen Winkel a von etwa 60° bilden. Über eine abgerundete Schulter gehen die­ se Schneidkanten 22, die zwischen sich einen Schneidbereich 32 bilden, in annähernd parallele Orientierungskanten 23 über, die einen Orientierungsbereich 33 des Kontaktschlitzes 3 be­ grenzen. Anschließend an den Orientierungsbereich 33 folgt ein Verformungsbereich 34, der beiderseits von schrägen Verfor­ mungskanten 24 begrenzt wird. Diese Verformungskanten bilden einen steileren Winkel als die Schneidkanten 22, damit der be­ reits abisolierte Leiter ohne stärkere Oberflächenverletzung aus seinem ursprünglich runden Querschnitt in einen ovalen Querschnitt verformt wird. Im Beispiel von Fig. 2 bilden die Verformungskanten zur Mittelachse 31 einen Winkel b von 45°.

Auf den Verformungsbereich 34 folgt der eigentliche Klemmbe­ reich 35, der von Klemmkanten 25 begrenzt wird. Der Klemmbe­ reich 35 erweitert sich von außen nach innen geringfügig, wo­ bei die Klemmkanten 25 zur Mittelachse einen negativen Winkel c von etwa 1,5 bis 3° bilden. Am inneren Ende des Klemmberei­ ches 35 ist der Kontaktschlitz leicht erweitert und geht in einen Längsschlitz 36 im Boden 1a des Buchsenkontaktes über (siehe Fig. 1). Dieser Längsschlitz gewährleistet eine erhöh­ te Elastizität des Schneid-Klemm-Kontaktelementes.

In Fig. 2 ist über dem Schneid-Klemm-Kontaktelement 2 ein isolierter Leiter 4 gezeigt. Im Beispiel ist dies eine Litze mit sieben Einzeladern 41, die von einem Mantel 42 aus Iso­ lierstoff umhüllt sind. Die Abstimmung zwischen dem Schneid- Klemm-Kontaktelement 2 und dem isolierten Leiter 4 ist dabei so getroffen, daß der Litzenleiter im unverformten Zustand oh­ ne Mantel einen Durchmesser D von annähernd der Weite des Orientierungsbereiches 33 besitzt. Die Kontaktschenkel 21 bil­ den jeweils an ihren verjüngten freien Enden als Abschluß der Schneidkanten 22 eine Schneidspitze 27. Der Abstand zwischen den beiden Schneidspitzen 27 ist dabei etwas kleiner als der Außendurchmesser des Isolierstoffmantels 42 des Leiters 4. So­ mit stechen die Schneidspitzen 27 beim Eindrücken des Leiters 4 in Richtung des Pfeiles 5 beiderseits in den Isoliermantel 42 und beginnen damit einen Schnitt in das Isoliermaterial, der durch die Schneidkanten 22 dann vollendet wird. Nach dem Ausrichten des abisolierten Litzenbündels mit den Adern 41 im Orientierungsbereich 33 wird dieses Adernbündel im Verfor­ mungsbereich 34 allmählich verformt, wobei sich die Einzel­ adern 41 gegeneinander verschieben, so daß aus dem etwa runden ursprünglichen Querschnitt schließlich ein annähernd ovaler Querschnitt wird. Mit diesem ovalen Querschnitt der Litze er­ hält man einen größeren Kontaktbereich, wobei möglichst viele Einzeladern der Litze mit einem möglichst großen Flächenbe­ reich der Klemmkanten 25 in Kontakt gelangen. Durch das Ein­ drücken des Leiters in den Klemmbereich 35 wird dieser Bereich schließlich etwas verformt, so daß die Klemmkanten 25, die ur­ sprünglich leicht schräg zueinander standen, am Ende annähernd parallel zueinander stehen.

Als Materialien für das Kontaktelement kommen die üblichen Kontaktmaterialien, insbesondere Kupfer und Kupferlegierungen, in Betracht, wobei die Oberfläche zweckmäßigerweise verzinnt ist. Wie erwähnt, ist der Klemmbereich wesentlich enger als der Leiter ohne Isoliermantel. Für eine Litze hat sich eine zweckmäßige Breite des Klemmbereiches an der Eingangsstelle herausgestellt, die etwa die Hälfte des unverformten Leiter­ durchmessers D oder etwas weniger beträgt. Bei einem Litzen­ durchmesser D (ohne Mantel) von 0,8 mm ist beispielsweise eine Breite des unverformten Klemmbereiches am Eingang von etwa 0,3 mm vorteilhaft, wobei diese sich beim Eindrücken des Lei­ ters auf etwa 0,4 mm aufweitet. Für andere Leiter- und Kon­ taktelementabmessungen werden die Größenverhältnisse entspre­ chend angepaßt.

Claims (6)

1. Kontaktelement (2) zur Schneid-Klemm-Kontaktierung eines mit einem Isoliermantel (42) umhüllten elektrischen Leiters (41) mit folgenden Merkmalen:

• - zwei in einer Ebene liegende Kontaktschenkel (20) des Kon­ taktelementes (2) begrenzen mit einander zugewandten Kontakt­ kanten (21) einen Kontaktschlitz (3);
• - der Kontaktschlitz (3) ist in seiner Breite abgestuft und bildet einen Orientierungsbereich (33) mit annähernd paralle­ len Orientierungskanten (23) zur Ausrichtung des Leiters (41) nach Durchtrennen des Isoliermantels (42), sowie einen von Klemmkanten (25) begrenzten Klemmbereich (35), dessen Breite an der Eingangsstelle mindestens um ein Drittel geringer als die Breite des Orientierungsbereiches (33) ist;
• - von dem Orientierungsbereich (33) verläuft jeweils eine Schneidkante (22) schräg nach außen bis zum äußeren Ende des jeweiligen Kontaktschenkels (20); und
• - zwischen dem Orientierungsbereich (33) und dem Klemmbereich (35) ist ein Verformungsbereich (34) mit schräg nach innen verlaufenden Verformungskanten (24) zur Verformung des Lei­ ters (41) ausgebildet.

2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmbereich (35) sich von außen nach innen erweitert, wobei die Klemmkanten (25) vor dem Eindrücken des Leiters (41) einen Winkel von etwa 1,5° bis 3° zur Mittelachse (31) des Kontaktschlitzes bilden.

3. Kontaktelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (22) an ihrem äußeren Ende jeweils eine Schneidspitze (27) bilden.

4. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (27) einen Winkel (a) zur Mittelachse (31) des Kontaktschlitzes (3) von annähernd 60° bilden.

5. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungskanten (24) zur Mittelachse (1) des Kontaktschlitzes (3) einen Winkel (b) von annähernd 45° bilden.

6. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von den Schneidkanten (22) in die Orientierungskanten (23) als abgerundete Schulter ausgebildet ist.