DE4233951A1 - Elektrisches Kontaktelement mit doppelter Überfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement aus einem Blechstanzteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Kontaktelemente sitzen in Kammern von vielpoligen elektrischen Steckverbindergehäusen, wobei in der Regel das eine Steckverbindergehäuse mit Kontaktelementsteckstiften und das andere Steckverbindergehäuse mit Kontaktelementsteckhülsen be­ stückt ist. Die Steckverbinder sind zum Beispiel Bestandteil von elektrischen Anlagen in Kraftfahrzeugen, Waschmaschinen oder dergleichen Einrichtungen, in denen Schwingungen mit hohen Be­ schleunigungen auftreten, die bei hoher Strombelastung auf die Steckverbinder und damit auch auf die Kontaktelemente übertragen werden. Schwingungen können die Kontaktierung zwischen den Steckstiften und den Steckhülsen derart beeinträchtigen, daß Störungen der elektrischen Anlage auftreten.

Schwingungen mit hohen Beschleunigungen treten insbesondere bei Dieselmotoren auf, die beim Kaltstart und dem darauffolgenden Leerlaufbetrieb hohe Schwingungen mit Beschleunigungskräften von 20 bis 30 G erzeugen. Hinzu kommt, daß diese Motoren im Lastbe­ trieb hohe Betriebstemperaturen aufweisen. Diese Belastungsarten lassen sich durch herkömmlich aufgebaute Kontaktelemente der eingangs genannten Art nicht auffangen. Dabei hat sich vor allem herausgestellt, daß auch die die Steckhülse umspannende Außen­ überfeder diese Belastungen nicht aufzufangen vermag. Grundsätz­ lich ist es zwar möglich, die Außenüberfeder stärker auszubil­ den. Dabei hat sich jedoch herausgestellt, daß dann die Probleme beim Verrasten des Steckhülsenteils des elektrischen Kontakt­ elements in den Kammern des elektrischen Steckverbindergehäuses auftreten, weil sich die üblicherweise vorgesehenen Rastelemen­ te, beispielsweise Rastzungen beim Einführen der Steckhülse nicht mehr in, der erforderlichen Weise einwärts drücken lassen.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Kontaktelement der eingangs ange­ gebenen Art zu schaffen, das auch hohen Beschleunigungen beim Einwirken von Schwingungen, wie sie beispielsweise bei Dieselmo­ toren auftreten, zu widerstehen vermag und auch unter diesen Bedingungen eine sehr gute Kontaktqualität, auch bei der Über­ tragung relativ hoher Stromstärken gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet. Anhand der Zeichnung soll die Erfin­ dung nachfolgend beispielhaft näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die von zwei Außenüberfedern umschlossene Kontakthül­ se des erfindungsgemäßen elektrischen Kontakt­ elements in einer im Bereich der zweiten Außen­ überfeder teilweise aufgeschnittenen Darstellung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die zweite Außenüberfeder des Kontaktelements nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der zweiten Außenüberfeder nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt das in eine Kammer 1 eines vielpoligen elektrischen Steckverbindergehäuses 2 eingesetzte, erfindungsgemäße elektri­ sche Kontaktelement. Das Kontaktelement umfaßt eine Kontakthülse 3 aus einem Blechstanzteil, eine erste Außenüberfeder 4, die unmittelbar auf der Kontakthülse 3 sitzt und eine zweite Außen­ überfeder 5, die auf der ersten Außenüberfeder 4 sitzt. Die beiden Außenüberfedern 4 und 5 bestehen bevorzugt aus Feder­ stahl.

Im einzelnen besteht die Steckhülse 3 aus einem nicht näher dargestellten Anschlußbereich 6 am hinteren Ende, der beispiels­ weise in an sich bekannter Weise mit Krallenarmen für einen Crimp mit einem elektrischen Leiterdraht ausgebildet sein kann. Der Anschlußbereich 6 kann aber auch für eine beliebige andere Verbindungsart, beispielsweise für eine Lötverbindung, Schneid­ klemmverbindung oder dergleichen ausgebildet sein. Der Anschluß­ bereich 6 geht mit einem Übergangsbereich 7 in einen Kontaktbe­ reich 8 über.

Der Kontaktbereich 8 weist im Anschluß an den Übergangsbereich 7 eine kastenförmige, im Querschnitt rechteckige Federarmbasis 9 auf, die vorzugsweise mit einer Bodenwandung 10, zwei Seiten­ wandungen 11 und mit einer in der Zeichnung nicht sichtbaren Deckenwandung ausgebildet ist.

An der freien Vorderkante 12 jeder Seitenwandung 11 der Feder­ armbasis 8 ist jeweils mindestens ein Kontaktfederarm 13, vor­ zugsweise gleicher Raumform, sich nach vorne erstreckend ange­ bunden. Sich gegenüberliegende Federarme 13 laufen konvergierend aufeinander zu und treffen sich in einem Kontaktbereich 14. Ausgehend vom Kontaktbereich 14 sind die freien Endbereiche der Federarme 14 bogenförmig nach außen gebogen, so daß ein Fin­ dungstrichter 15 für den Kontaktbereich 14 gebildet wird. Der Findungstrichter 15 liegt bei in der Steckverbindergehäusekammer 2 angeordnetem Kontaktelement einem Einführungstrichter 16 ge­ genüber, durch den ein nicht dargestellter Kontaktelementsteck­ stift über den Findungstrichter 15 unter Aufspreizung der Feder­ arme 13 in den Kontaktbereich 14 einführbar ist.

Die erste Außenüberfeder 4 sitzt in an sich bekannter Weise auf der Steckhülse 3. Die Außenüberfeder 4 weist eine formschlüssig auf der Federarmbasis 9 sitzende, kastenförmige Überfederarmba­ sis 17 auf, mit einer Deckenwandung 18, einer in den Figuren nicht dargestellten Bodenwandung und zwei Seitenwandungen 20. In den beiden Seitenwandungen 20 ist je eine in Richtung Anschluß­ bereich 6 weisende, nach außen abgebogene Rastfederzunge 21 durch einen U-förmigen Freischnitt freigeschnitten. Die Rastfe­ derzungen 21 können zweckmäßigerweise aber auch entsprechend an der zweiten Außenüberfeder 5 angeordnet sein (nicht dargestellt) und dienen in an sich bekannter Weise der axialen Bewegungsbe­ grenzung der Steckhülse in der Kontaktkammer 1 des Steckverbin­ dergehäuses 2. Zu diesem Zweck wirken die Rastfederzungen 21 mit Schultern 21a in der Kammer 1 zusammen.

Am Vorderende der Überfederarmbasis 17 ist ein aus dem Grundkör­ per der Überfeder herausgeführter Quersteg 22 ausgebildet. Zwi­ schen dem Steg 22 und den zurückliegenden Boden- und Deckenwan­ dungen der Überfederarmbasis 17 sind an ihre Seitenwandungen 20 Verankerungslaschen 23 einstückig angeformt, die der Verankerung der ersten Außenüberfeder 4 an der Federarmbasis 9 dienen. Zu diesem Zweck sind die Verankerungslaschen 23 nach innen in An­ lage gegen die Seitenwandungen 11 der Federarmbasis 9 umgebogen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verankerungsla­ schen 23 ausschließlich an der Deckenseite der ersten Außenüber­ feder 4 vorgesehen.

An die freie Vorderkante jeder Seitenwandung 20 der Überfeder­ armbasis 17 der ersten Außenüberfeder 4 sind anschließend an den Quersteg 22 mindestens ein Überfederarm 24, vorzugsweise jedoch gabelförmig ausgebildete Überfederarme angebunden. Die Überfe­ derarme 24 erstrecken sich mit geringem Abstand über den Feder­ armen 13 und lagern im Bereich ihrer freien Vorderkanten 25 kurz vor dem Kontaktbereich 14 auf dem jeweiligen Federarm 13. Die Lagerabschnitte der Überfederarme 24 sind als konvex gewölbte Federarmbereiche 26 ausgebildet.

Erfindungsgemäß sitzt auf der ersten Außenüberfeder 4 die zweite Außenüberfeder 5, die einen ähnlichen Aufbau aufweist wie die erste Außenüberfeder 4. Demnach umfaßt die zweite Außenüberfeder 5 eine Überfederarmbasis 40 mit einer Deckenwandung 41, zwei Seitenwandungen 42 und einer Bodenwandung 43. In den beiden Seitenwandungen 42 ist je ein Durchbruch 44 ausgebildet, durch den hindurch sich die nach außen abgebogenen Rastfederzungen 21 der ersten Außenüberfeder 4 zu erstrecken vermögen. Am Vorderen­ de weist die Überfederarmbasis 40 der zweiten Außenüberfeder 5 ebenfalls einen aus dem Grundkörper der Überfeder herausgeführ­ ten Quersteg 45 auf, der mit Abstand vor dem zurückliegenden Teil der Überfederarmbasis angeordnet ist. In dem Freiraum zwi­ schen dem Steg 45 und dem zurückliegenden Basisteil sind an den Seitenwandungen Verankerungslaschen 46 angeformt. Im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel sind die Verankerungslaschen 46 ausschließlich bodenseitig an der Überfederarmbasis 40 ausgebil­ det und werden zur Verankerung der zweiten Außenüberfeder 5 an der Basis 17 der ersten Außenüberfeder 4 nach innen geschlagen und umgreifen dabei die von der Deckenseite aus nach innen ge­ schlagenen Verankerungslaschen 23 der ersten Außenüberfeder 4, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Alternativ hierzu kann auch die zwei­ te Außenüberfeder 5 an der Federarmbasis 9 verankert sein. Schließlich kann die Verankerung sowohl gegenüber der Federarm­ basis 9 als auch gegenüber der Überfederarmbasis 17 vorgesehen sein.

Am rückwärtigen bzw. dem Anschlußbereich 3 gegenübergelegenen Ende der Überfederarmbasis 40 sind Stützlaschen bzw. Stützzungen 47 ausgebildet. Die Stützlaschen 47 sind, wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, aus den Seitenwandungen 44 der Überfederarmbasis 40 freigeschnitten und nach außen abgebogen. Die Stützlaschen 47 vermögen sich im verengten rückliegenden Bereich 48 der Kontakt­ kammer 1 des Steckverbindergehäuses 2 abzustützen, wie in Fig. 1 gezeigt, wodurch die Position des elektrischen Kontaktelements in der Kontaktkammer auch bei Einwirkung von starken Schwingun­ gen stabilisiert wird.

An der freien Vorderkante jeder Seitenwandung 42 der Überfeder­ armbasis 40, also anschließend an die Vorderkante des Stegs 45 sind gabelförmig ausgebildete Überfederarme 50 angebunden. Die Überfederarme 50 erstrecken sich eng anliegend über den Über­ federarm 24 der ersten Außenüberfeder 4 und stehen mit ihren freien Vorderkanten 51 über die Vorderkanten 25 der Überfeder­ arme 24 über. Im Bereich 26 der Federarme 24 der ersten Außen­ überfeder 4 verbleibt ein Zwischenraum zu den Überfederarmen 50 der zweiten Außenüberfeder 5, welche die Überfederarme 24 derart umspannen, daß sich die Federkraft der Überfederarme beider Außenüberfedern 4 und 5 summiert, so daß die Federarme 13 der Steckhülse im Kontaktbereich 14 mit der Summe dieser Federkräfte beaufschlagt wird. Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, daß eine sehr gute Kontaktqualität auch dann gewährleistet ist, wenn das Kontaktelement hohen Beschleunigungen bei Einwirkung von Schwingungen ausgesetzt ist. Aufgrund der erfindungsgemäß er­ zielbaren Kontaktqualität können auch relativ hohe Stromstärken übertragen werden. Die mit dem erfindungsgemäßen Kontaktelement erzielbare Kontaktqualität erlaubt auch ihren Einsatz unter extremen Bedingungen, wie im Bereich von Dieselmotoren, die beim Kaltstart und dem darauffolgenden Leerlauf Beschleunigungen von bis zu 20 bis 30 G ausgesetzt sind. Wesentlich ist dabei, daß die erfindungsgemäße doppelte Anordnung von Außenüberfedern ähnlich federelastisch ist, wie die Anordnung einer einzigen Außenüberfeder, und daß aufgrund der doppelten Außenüberfeder­ anordnung problemlos ein Verrasten des Kontaktelements in der Kontaktkammer gewährleistet ist.

Claims (11)

1. Elektrisches Kontaktelement aus einem Blechstanzteil mit einer Steckhülse, die einendig einen Anschlußbereich für eine elektrische Verbindung und anderendig einen Kontaktbe­ reich mit einer im Querschnitt mehreckigen Federarmbasis mit ebenen Wandungen aufweist, an deren Vorderkante Feder­ arme angebunden sind, die zu ihren freien Enden hin, einen Kontaktbereich festlegend, aufeinander zu laufen, und mit einer Außenüberfeder, die mit ihrer Überfederarmbasis auf der Federarmbasis der Steckhülse sitzt und die Überfeder­ arme aufweist, die an die Vorderkante der Überfederarmbasis angebunden sind, und die sich mit geringem Abstand zu den Federarmen erstrecken und mit ihrem Vorderkantenbereich im Bereich des Kontaktbereichs auf dem jeweiligen Federarm lagern, gekennzeichnet durch eine zusätzliche bzw. zweite Außenüberfeder (5), die mit ihrer Überfederarmbasis (40) auf der Überfederarmbasis (17) der ersten, unmittelbar auf der Steckhülse (3) sitzenden Außenüberfeder (4) sitzt und mit an den Vorderkanten ihrer Überfederarmbasis (40) angebundenen Überfederarmen (50) die Überfederarme (24) der ersten Außenüberfeder (4) umspannt.

2. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarmbasis (9) der Steckhülse (3) und die Über­ federarmbasen (17, 40) beider Außenüberfedern (4, 5) ka­ stenförmig und im Querschnitt rechteckig ausgebildet sind und jeweils eine Bodenwandung (10, 43), zwei Seitenwandun­ gen (11, 20, 42) und eine Deckenwandung (18, 41) aufweisen, wobei die Breite der Basiswandungen größer ist als die Breite der Federarme (13) der Steckhülse (3) und die Über­ federarme (24, 50) beider Außenüberfedern (4, 5).

3. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überfederarme (24, 50) beider Außenüberfedern (4, 5) gabelartig geteilt ausgebildet sind.

4. Elektrisches Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überfederarme (24) der ersten Außenüberfeder (4) kurz vor dem Kontaktbereich (14) der Federarme (13) der Steckhülse (3) auf diesen lagern und über die Lagerzonen hinaus außer Eingriff mit den Federarmen (13) verlängert sind, und daß die Überfederarme (50) der zweiten Außenüber­ feder (5) mit ihren freien Enden auf den Vorderkanten die­ ser Verlängerungsabschnitte der Überfederarme (24) lagern.

5. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überfederarme (50) der zweiten Außenüberfeder (5) im wesentlichen über ihre gesamte Erstreckungslänge die Überfederarme (24) der ersten Außenüberfeder (4) eng anlie­ gend umspannen.

6. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Außenüberfeder (4), vorzugsweise aber an der zweiten Außenüberfeder (5), in mindestens einer Seitenwan­ dung (20) ihrer Überfederarmbasis (17) eine durch einen U- förmigen Freischnitt gebildete, in Richtung Anschlußbereich (6) weisende, nach außen abgebogene Rastfederzunge (21) aufweist, die einen ihr zugeordneten Ausschnitt (44) in der Seitenwandung (42) der Überfederarmbasis (40) der zweiten Außenüberfeder (5) durchsetzt.

7. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überfederarmbasis (40) der zweiten Außenüberfeder (5) wenigstens eine in Richtung des Anschlußbereichs (6) weisende, nach außen abgebogene Stützlasche (47) aufweist.

8. Kontaktelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützlasche (47) einstückig an die Hinterkante der Seitenwandung (42) der Überfederarmbasis (40) angeformt ist.

9. Kontaktelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützlasche (47) durch zwei in Richtung der Mitten­ längsachse des Kontaktelements verlaufende Einschnitte in die Hinterkante der Seitenwandung (42) aus dieser freige­ schnitten ist.

10. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überfederarmbasis (40) der zweiten Außenüberfeder mit ihrem Hinterkantenbereich über die Hinterkante der Überfederarmbasis (17) der ersten Außenüberfeder (4) und die Hinterkante der Federarmbasis (8) der Steckhülse (3) hinaussteht.

11. Kontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Überfederarmbasis (40) der zweiten Außenüber­ feder (5) Verankerungslaschen (46) aus- oder freigeschnit­ ten sind, die umgebogen an den Seitenwandungen der Über­ federarmbasis (17) der ersten Außenüberfeder (4) bzw. an Verankerungslaschen (23) der ersten Außenüberfeder gegen­ über der Federarmbasis (8) der Steckhülse (3) festlegbar sind.