DE602004002487T2

DE602004002487T2 - Elektrisches Kontaktelement

Info

Publication number: DE602004002487T2
Application number: DE602004002487T
Authority: DE
Inventors: Daniel Bischoff; Jürgen Hass
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2024-01-20
Also published as: ES2274327T3; EP1439612B1; US6848954B2; US20040192122A1; DE602004002487D1; EP1439612A1

Description

Die Erfindung betrifft ein einstückiges elektrisches Kontaktelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Verbinderanordnung mit einem Kontaktgehäuse und wenigstens einem solchen Kontaktelement, das darin angeordnet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Verbinderanordnung.
Es gibt Anwendungen, bei denen ein tubuläres Kontaktelement zur Aufnahme eines Kontaktbolzens benötigt wird, wobei dieses Kontaktelement viele Einsteckverbindungsvorgänge aushalten und häufige Bewegungen in Einführungsrichtung und/oder Kippbewegungen des eingeführten Kontaktbolzens tolerieren können soll, die beispielsweise durch Vibrationen im Umgebungsbereich des Kontaktbolzens verursacht werden, ohne dass dies zu Schäden oder vorzeitiger Abnutzung des tubulären Kontaktelementes führt. Eine beispielhafte Anwendung, die ein solches tubuläres Kontaktelement verlangt, sind Minikontakte mit Abmessungen im Millimeterbereich. Das Kontaktelement kann auch für eine elektrische Verbindung eines elektrischen Magnetspulendrahtes vorgesehen werden, und das Kontaktgehäuse kann Teil einer Magnetspulenanordnung sein.
Im US-Patent Nr. 4.778.404 ist ein länglicher, elastischer, nachgiebiger, tubulärer elektrischer Kontakt vorgesehen, der in einem Stück aus einem Metallblech ausgestanzt und geformt ist und an einem axialen Ende eine Positionierungsregion für einen Bolzenkontakt, am gegenüberliegenden axialen Ende eine Drahtverbindungsregion und dazwischen eine elastische Region aufweist. Dieser tubuläre Kontakt wird in einer Gehäusekammer aufgenommen, die eine elastische Bewegung nur in der axialen Richtung zulässt.
Das US-Patent Nr. 3.380.012 stellt eine elektrische Kontaktbuchse bereit, die eine Positionierungsregion für einen Bolzenkontakt sowie eine zylindrische drehbare Region umfasst, deren Umfang mit einer Mehrzahl von Spiralschlitzen versehen ist, so dass diese Region um die Längsachse des Kontaktbolzens rotieren kann. Das Einführen des Kontaktbolzens in die Kontaktbuchse führt zu einer Rotation der drehbaren Region und demzufolge zu einer Wischbewegung zwischen der Buchse und dem Kontaktbolzen. Eine solche Wischbewegung ist zwar im Falle des Kontakts des US-Patentes Nr. 3.380.012 wünschenswert, ist aber für eine Anwendung schädlich, die viele Einsteck- und mehrdirektionale Bewegungen des eingeführten Kontaktbolzens benötigt.
Im US-Patent Nr. 3.573.718 weist ein elektrischer Kontakt eine Positionierungsregion auf, die so ausgelegt ist, dass sie einen Bolzenkontakt aufnimmt, und die mit einer Reihe von Federelementen versehen ist, die eine elastische, nachgiebige Aufnahme des Bolzenkontakts ermöglicht. Dieser Kontakt hat einen bandförmigen Vorsprung, der ein leichtes Einführen des Kontakts in ein Verbindergehäuse ermöglicht und der den in das Verbindergehäuse eingeführten Kontakt abstützt. Nach dem Einführen des Bolzenkontakts in den Kontakt ist kein Platz mehr für eine elastische Bewegung der Federelemente vorhanden.
Gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 offenbart die WO 02/091523 ein einstückiges elektrisches Kontaktelement, bei dem der Federarm mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Kontaktelement, insbesondere ein tubuläres Kontaktelement mit geringen Abmessungen bereitzustellen, das in der Lage ist, viele Einsteckverbindungsvorgänge auszuhalten und häufige Bewegungen in Einsteckrichtung und/oder Kippbewegungen des eingeführten Kontaktbolzens zu tolerieren.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein einstückiges elektrisches Kontaktelement mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereitgestellt.
Der Federarm steht radial nach außen in einer ersten Umfangsregion neben dem Kontakthülsenhauptteil vor und hat eine zylindrische freistehende Umfangsendregion. Dadurch erhält der in die Kontakthülse eingeführte Kontaktbolzen nur Kontakt mit der Kontakthülse in einer ersten Kontaktberührungszone am Kontakthülsenhauptteil und an einer zweiten Kontaktberührungszone in der freistehenden Endregion des Federarms.
Aufgrund der Tatsache, dass der Federarm in seiner Region neben dem Kontakthülsenhauptteil so ausgebildet ist, dass er radial auswärts von der zylindrischen Grundgestalt vorsteht und nur in der Endregion in die zylindrische Grundgestalt zurückkehrt, umgreift der Federarm einen Kontaktbolzen, der in die Kontakthülse eingeführt wird, über einen erheblichen Teil seiner Umfangslänge, bevor sie mit dem Kontaktbolzen Kontakt erhält. Dies macht den Federarm in seiner Interaktion mit dem Kontaktbolzen elastischer als dies der Fall wäre, wenn der Federarm über seine gesamte Umfangslänge an dem Kontaktbolzen anliegen würde, und macht die Kontakthülse über eine lange Lebensdauer nutzbar. Wenn die Kontakthülse in eine zylindrische Positionierungskammer eines Verbindergehäuses eingeführt wird, das einen Innendurchmesser hat, der dem Abstand der ersten Region des Federarms von der Kontakthülsenlängsachse entspricht, dann erhält ein in die Kontakthülse eingeführter Kontaktbolzen aufgrund der beiden Berührungszonen in Kontakt mit der Kontakthülse in der Tat zuverlässig und effektiv Kontakt mit der Kontakthülse, aber der Kontaktbolzen kann Kippbewegungen im rechten Winkel zur Längsachse der Kontakthülse bewirken, z.B. aufgrund von Vibrationen, die auf den Kontaktbolzen wirken, ohne seine sichere Montage in der Kontakthülse und seinen effektiven elektrischen Kontakt mit der Kontakthülse zu verlieren.
Aufgrund des sicheren elastischen Sitzes des Kontaktbolzens in der Kontakthülse kommt es selbst dann zu keiner erheblichen relativen Bewegung zwischen der Kontakthülse und dem Kontaktbolzen, wenn der Kontaktbolzen aufgrund der Verwendung der Verbinderanordnung aus Kontakthülse und Bolzenkontakt in einer vibrationsanfälligen Umgebung Kippbewegungen erfährt, z.B. im Kfz-Sektor, in Waschmaschinen, in tragbaren CD-Players oder in ähnlichen Anwendungsbereichen.
Die Erfindung stellt darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Verbinderanordnung bereit, die Folgendes umfasst: wenigstens ein Kontaktelement mit einer Kontaktregion und einer Montageregion, ein mehrteiliges Kontaktgehäuse, das das Kontaktelement aufnimmt und einen das Kontaktelement haltenden Kontaktträger umfasst, sowie einen Kammerblock mit wenigstens einer Positionierungskammer zur Aufnahme der Kontaktregion des wenigstens einen Kontaktelementes, und ein das Kontaktgehäuse umgebendes extrudiertes Verkapselungsteil.
Beispielhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer Kontaktanordnung mit einem Kontaktelement gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung und mit einem in der Kontakthülse davon eingeführten Kontaktbolzen;
2 eine Seitenansicht der Kontaktanordnung von 1;
3 eine Draufsicht auf die Kontaktanordnung von 1;
4 eine vergrößerte Ansicht eines in 3 mit „X" bezeichneten Details;
5 eine Perspektivansicht einer alternativen Ausgestaltung eines Kontaktelementes gemäß der Erfindung;
6 eine Draufsicht auf das Kontaktelement von 5;
7 eine Perspektivansicht einer Magnetspulenanordnung mit einem Kontaktgehäuse und einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Kontaktelementen;
8 einen Längsschnitt durch die Magnetspulenanordnung von 7;
9 eine vergrößerte Ansicht eines in 8 mit „X2" bezeichneten Details;
10 eine Detailansicht des Längsschnitts von 8;
11 eine vergrößerte Ansicht eines in 10 mit „Y" bezeichneten Details;
12 eine vergrößerte Ansicht eines in 10 mit „Y2" bezeichneten Details;
13 eine Perspektivansicht einer dritten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kontaktelementes, das mit drei Federarmen versehen ist;
14 eine erste Seitenansicht des Kontaktelementes von 13 von seiner rechten Seite (in 13);
15 eine zweite Seitenansicht des Kontaktelementes von 13 von seiner (in 13) rechten Seite; und
16 eine Draufsicht auf die Kontaktanordnung von 13.
Es ist zu verstehen, dass die einzelnen Figuren der Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind.
Die 1 bis 4 zeigen eine erste beispielhafte Ausgestaltung eines Kontaktelementes gemäß der Erfindung.
1 zeigt in einer Perspektivansicht eine Kontaktanordnung 11 mit einer ersten beispielhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kontaktelementes 13 und mit einem in die Kontakthülse 15 davon eingeführten Kontaktbolzen 17.
Das Kontaktelement 13 ist ein einstückiges elektrisches Kontaktelement, das eine Kontakthülse 15 aus einem elastischen Material mit einer im Wesentlichen zylindrischen Grundgestalt und einer radialen Elastizität zum elastischen Aufnehmen eines im Wesentlichen zylindrischen Kontaktbolzens 17 umfasst. Die Kontakthülse 15 hat einen Kontakthülsenhauptteil 19, der über wenigstens einen erheblichen Teil der Kontakthülsenlänge und über eine erste Umfangssubregion 21 des Kontakthülsenumfangs verläuft. In den in den Zeichnungen illustrierten Ausgestaltungen hat die Kontakthülse 15 zwei radial elastische Federarme 23, 27, die aufeinander folgend in axialer Richtung der Kontakthülse 15 angeordnet und unabhängig voneinander beweglich sind. Die in 1 gezeigten Federarme sind ein einsteckseitiger Federarm 23, der sich auf der Einsteckseite 25 der Kontakthülse 15 befindet, von der der Kontaktbolzen 17 in die Kontakthülse 15 eingeführt wird, und ein endseitiger Federarm 27, der sich auf der terminalen Seite 29 der Kontakthülse 15 fern von der Einsteckseite 25 befindet. Beide Federarme 23 und 27 verlaufen in jedem Fall über einen Teil der Kontakthülsenlänge, sind mit verschiedenen Umfangsenden des Kontakthülsenhauptteils 19 verbunden, nämlich jeweils mit einem ersten Umfangsende 31 und einem zweiten Umfangsende 33, und verlaufen in verschiedenen Umfangsrichtungen jeweils über eine zweite Umfangssubregion 35 bzw. 37 des Kontakthülsenumfangs. Das einsteckseitige Ende 25 und eine Anschlagschulter 30 (in 2 zu sehen) am axialen Ende des Kontakthülsenhauptteils 19 fern von der Einsteckseite 25 interagieren mit Gehäuseanschlägen (nicht dargestellt) in einer nachfolgend beschriebenen Weise.
Wie in 4 gezeigt, sind die beiden Federarme 23 und 27 jeweils in einer ersten Region 43 und 45 jeweils neben dem Kontakthülsenhauptteil 19 so ausgebildet, dass sie radial auswärts von der zylindrischen Grundgestalt vorstehen und, in einer freistehenden Endregion 47 bzw. 49, zur zylindrischen Grundgestalt zurückkehren, so dass zwischen der Kontakthülse 15 und dem in die Kontakthülse 15 eingeführten Kontaktbolzen 17 drei Kontaktberührungszonen vorliegen, nämlich eine erste Kontaktberührungszone 51 in der Region des Kontakthülsenhauptteils 19, eine zweite elastische Kontaktberührungszone 53 in der freistehenden Endregion 47 des einsteckseitigen Federarms 23 und eine dritte elastische Kontaktberührungszone 55 in der freistehenden Endregion 49 des endseitigen Federarms 27. Die zweiten Umfangssubregionen 35 und 37 der Kontakthülse 15 sind weitaus größer als ihre erste Umfangssubregion 21. In einer praktischen Ausgestaltung des Kontaktelementes 13 gemäß der Erfindung befindet sich die Region des Federarms 23 und/oder 27, die für die elastische zweite Kontaktberührungszone 53 und/oder die dritte Kontaktberührungszone 55 vorgesehen ist, in einer Umfangsdistanz vom Kontakthülsenhauptteil 19, die etwa 2/3 des Kontakthülsenumfangs entspricht.
In der in 1 illustrierten beispielhaften Ausgestaltung des Kontaktelementes 13 verlaufen die ersten Regionen 43 und 45 beider Federarme 23 und 27 über die gesamte axiale Länge des Kontaktröhrenhauptteils 19 und nur die freistehenden Endregionen 47 und 49 der beiden Federarme 23 und 27 haben axiale Längen, die nur einen Teil der axialen Länge des Kontakthülsenhauptteils 19 ausmachen.
Wie am besten in 4 zu sehen ist, haben die beiden Federarme 23 und 27 jeweils eine spiralförmige Querschnittsgestalt, wobei ein Spiralanfang 57 neben dem Kontakthülsenhauptteil 19 radial auswärts von der zylindrischen Grundgestalt versetzt ist, so dass er einen größeren radialen Abstand von der Kontakthülsenlängsachse 59 hat als ein freistehendes Spiralende 61. In dieser Ausgestaltung ist der Krümmungsmittelpunkt des Spiralanfangs 57 radial auswärts relativ zur Längsachse 59 der zylindrischen Grundgestalt der Kontakthülse 15 und zur Längsachse eines in die Kontakthülse eingeführten Kontaktbolzens 17 versetzt.
Wie in 1 gezeigt, hat das Kontaktelement 13 einen einstückig mit der Kontakthülse 15 verbundenen Verbindungsarm 63. Der Verbindungsarm 63 ist mit einer Endregion 65 des Kontakthülsenhauptteils 19 fern von der Einsteckseite 25 der Kontakthülse 15 verbunden und so konfiguriert, dass eine axiale elastische Bewegung der Kontakthülse 15 möglich ist. Der Verbindungsarm 63 umfasst eine elastische Region 67 neben dem Kontakthülsenhauptteil 19 sowie eine starre Region 69, die an die elastische Region 67 angrenzt. Der Begriff starre Region soll jedoch nicht bedeuten, dass die starre Region 69 absolut starr ist, sondern lediglich, dass die starre Region 69 erheblich starrer oder weitaus weniger elastisch ist als die elastische Region 67.
In der in 1 illustrierten beispielhaften Ausgestaltung wird der Verbindungsarm 63 von einem Metallband gebildet, dessen elastische Region 67 aus einem einschichtigen Abschnitt des Metallbandes und dessen starre Region 69 durch einen zweischichtigen Abschnitt des Metallbandes gebildet wird. Die starre Region 69 kann beispielsweise durch Zurückfalten des Metallbandes auf sich selbst an einem Ende des Metallbandes fern von der elastischen Region 67 gebildet werden, und dieses Ende ist als Drahtbefestigungspunkt 71 zum Anschließen der Kontakthülse 15 an eine elektrische Leitung (nicht dargestellt) ausgelegt. Die starre Region verläuft etwa im rechten Winkel zur Kontakthülsenlängsachse 59 und die elastische Region 67 hat eine Viertelkreis- (d.h. 90 Grad) Biegung 73, die sich zwischen dem Kontakthülsenhauptteil 19 und der starren Region 69 befindet.
In den in den Zeichnungen illustrierten Ausgestaltungen ist ein Verankerungsarm 75 zum Fixieren der Kontakthülse 15 in einem Kontaktgehäuse vorgesehen. Der Verankerungsarm 75 verläuft etwa vertikal von der starren Region 69 weg, so dass er im Wesentlichen parallel zur Kontakthülsenlängsachse 59 verläuft. Der Verankerungsarm 75 kann mit zwei Verankerungsvorsprüngen 77 zum Verankern des Verankerungsarms 75 in einem Kontaktgehäuse vorgesehen werden. Der Verankerungsarm 75 kann durch Biegen eines freien Endes des zurückgefalteten Teils 79 der zweischichtigen starren Region 69 nach unten im rechten Winkel zur zweischichtigen starren Region 69 gebildet werden.
Wenigstens ein Teil der individuellen Kontaktberührungszonen 51, 53 und 55 kann eine oder mehrere punkt- oder linienförmige Kontaktstellen haben, wobei die linienförmigen Kontaktstellen in axialer Richtung der Kontakthülse 15 verlaufen können. 4 zeigt eine Ausgestaltung, in der die erste Kontaktzone 51 zwei punkt- oder linienförmige Kontaktstellen 51a und 51b hat, die sich an den beiden Umfangsenden 31 und 33 des Kontakthülsenhauptteils 19 befinden.
Eine alternative Ausgestaltung eines Kontaktelementes 13 gemäß der Erfindung ist in den 5 und 6 dargestellt. Dieses Kontaktelement unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 gezeigten ersten Ausgestaltung dahingehend, dass ein Befestigungsarm 81 an der starren Region 69 des Verbindungsarms 63 zusätzlich zu dem Verankerungsarm 75 angeordnet ist. Der Befestigungsarm 81 verläuft von einer longitudinalen Seite der zweischichtigen starren Region 69, die gegenüber der longitudinalen Seite liegt, von der aus sich der Verankerungsarm 75 erstreckt. Sowohl der Verankerungsarm 75 als auch der Befestigungsarm 81 sind im Wesentlichen im rechten Winkel abwärts von der starren Region 69 gebogen, so dass sie beide im Wesentlichen parallel zur Kontakthülsenlängsachse 59 verlaufen. Der Verankerungsarm 75 und der Befestigungsarm 81 können entweder beide mit derselben Schicht der zweischichtigen starren Region 69 oder mit unterschiedlichen Schichten der starren Region 69 verbunden werden.
Die 7 bis 12 zeigen eine Magnetspulenanordnung mit einem Kontaktgehäuse 85, 86 und einer Mehrzahl von Kontaktelementen 13 gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
7 zeigt eine solche Magnetspulenanordnung 83 in einer Perspektivansicht. Die Magnetspulenanordnung 83 hat zwei Magnetspulen 87, die jeweils eine Spulenform 89 und eine daran befindliche Spulenwicklung 91 umfassen. Auf den Spulenformen 89 ist ein Kontaktträger 85 angeordnet, auf dem ein Kammerblock 86 montiert ist, der mit (in der illustrierten Ausgestaltung) vier im Wesentlichen zylindrischen Positionierungskammern 95 ausgestattet ist, um in jedem Fall eine Kontakthülse 15 eines Kontaktelementes 13 gemäß der Erfindung aufzunehmen.
Der Durchmesser jeder Positionierungskammer 95 ist so gewählt, dass ein vorbestimmter Grad an radialer Bewegung der Federarme 23 und 27 der in der Positionierungskammer 95 angeordneten Kontakthülse 15 möglich ist. Für jede der Kontaktelementpositionierungskammern 95 bildet der Kammerblock 86 einen einsteckseitigen Anschlag 97 (11) in der Region des einsteckseitigen axialen Endes 25 und einen endseitigen Anschlag 99 in der Region des endseitigen axialen Endes 29 der jeweiligen Kontakthülse 15, so dass eine vorbestimmte axiale Mobilität der Kontakthülse 15 in beiden axialen Richtungen ermöglicht, aber auf eine vorbestimmte maximale Bewegung begrenzt wird. Die Position der Anschläge 97 und 99 relativ zu den axialen Enden 25 und 29 wird so gewählt, dass axial gerichtete Bewegungen der Kontakthülse 15 infolge eines in die Kontakthülse 15 eingeführten Kontaktbolzens 17 unbehindert bleiben, unter der Voraussetzung, dass sie durch Bewegungskräfte unterhalb der axialen Kräfte erzeugt werden, die zum Einführen eines Kontaktbolzens 17 in die Kontakthülse 15 oder zum Herausziehen des Kontaktbolzens 17 aus der Kontakthülse 15 nötig sind. So wird einerseits damit gewährleistet, dass das Kontaktelement 13 axiale Bewegungen des Kontaktbolzens 17 absorbieren kann, die infolge von Bewegungen des Kontaktbolzens 17 der Art entstehen, die beispielsweise durch Vibrationen im Umgebungsbereich verursacht werden, aber dass das Kontaktelement 13 vor zu starken Belastungen geschützt wird.
Wie bereits erwähnt, haben die Positionierungskammern 95 des Kammerblocks 86 eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt mit einem solchen Durchmesser, dass radiale elastische Bewegungen der Federarme 23 und 27 der Kontakthülse 15 in einem vorbestimmten Ausmaß möglich sind. Da in Zusammenwirkung mit den axialen Anschlägen 97 und 99 auch axiale elastische Bewegungen der elastischen Region 67 des Verbindungsarms 63 jedes Kontaktelementes 13 in einem begrenzten Ausmaß zugelassen werden, kann das Kontaktelement 23 Bewegungen des Kontaktbolzens 17 auf dreidimensionale Weise absorbieren und sie von dem Kontaktträger 85 und dem Drahtbefestigungspunkt 71 des Kontaktelementes isolieren, vorausgesetzt, dass die axial gerichteten Kräfte weit genug unter den Kräften bleiben, die zum Einführen des Kontaktbolzens 17 in die Kontakthülse 15 oder zum Herausziehen des Kontaktbolzens 17 aus der Kontakthülse 15 nötig sind.
8 zeigt einen Längsschnitt durch die Magnetspulenanordnung 83 gemäß 7. Die besonders relevante Region des Kontaktträgers 85 und der darin angeordneten Kontaktelemente 13, die in 8 durch „Detail X2" gekennzeichnet ist, ist in 9 in einem vergrößerten Maßstab dargestellt. Dort sind zwei Kontaktelemente 13 in zwei unterschiedlichen Zusammenbauphasen dargestellt. Im Falle des auf der rechten Seite in 9 gezeigten Kontaktelementes 13 wird der parallel zur Kontakthülsenlängsachse 59 verlaufende Verankerungsarm 15 nur durch einen Verankerungsarm-Durchgangskanal 101 des Kontaktträgers 85 eingeführt, so dass er von dem (in 9) unteren Ende des Verankerungsarm-Durchgangskanals 101 vorsteht. Im Falle des auf der linken Seite in 9 gezeigten Kontaktelementes 13 ist der Teil des Verankerungsarms 75, der vom Boden des Verankerungsarm-Durchgangskanals 101 vorsteht, etwa im rechten Winkel in eine Gehäuseaussparung 103 gebogen. Das Kontaktelement 13 wird daher sowohl axial als auch radial relativ zur Kontakthülsenlängsachse 59 am Kontaktträger 85 befestigt.
In der in 9 gezeigten Ausgestaltung hat der Kontaktträger 85 eine obere Dichtungsfläche 85a und eine untere Dichtungsfläche 85b, gegen die Formkerne (nicht dargestellt) auf eine dichtende Weise bei der Extrusionsbeschichtung mit einem Verkapselungsteil (88 in 10) platziert werden, wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird.
10 zeigt eine Schnittansicht einer Gehäuseanordnung, die den Kontaktträger 85, den Kammerblock 86, den extrudierten Verkapselungsteil 88 und ein Gehäuse 90 umfasst, wobei der Verbindungsarm 63 des linken (wie in 10 gezeigt) Kontaktelementes 13 im Längsschnitt dargestellt ist.
In 10 sind zwei Detailbereiche gekennzeichnet, einer „Detail Y", der andere „Detail Y2". Diese beiden Details sind in den 11 und 12 jeweils in einem vergrößerten Maßstab dargestellt.
Die 9 und 10 zeigen unterschiedliche Herstellungsphasen einer erfindungsgemäßen Verbinderanordnung. In der in 9 gezeigten Herstellungsphase werden die starren Regionen 69 und die Verankerungsarme 75 der Verbindungsarme 63 der Kontaktelemente 13 im Kontaktträger 85 fixiert, während die Kontakthülsen 15 im Wesentlichen frei vom Kontaktträger 85 aufstehen. In der in 10 gezeigten Herstellungsphase wird der Kammerblock 86 an den Kontakthülsen 15 der Kontaktelemente 13 montiert, der Kontaktträger 85 und der Kammerblock 86 werden im extrudierten Verkapselungsteil 88 eingebettet und der extrudierte Verkapselungsteil 88 wird von dem Gehäuse 90 umschlossen. In einer beispielhaften Ausgestaltung wird nur der Kontaktträger 85 in den extrudierten Verkapselungsteil 88 spritzgeformt. Nach der Extrusion des Verkapselungsteils 88 auf den Kontaktträger 85 wird der Kammerblock 86 in eine Tasche 92 eingeführt und über den Kontakthülsen 15 montiert, die in Bezug auf den extrudierten Verkapselungsteil 88 freistehend sind. Die Tasche 92 wird mit Hilfe von Formkernen (nicht dargestellt) während der Extrusion des Verkapselungsteils 88 von Extrusionsmaterialfreigehalten.
In einem für diesen Zweck geeigneten Verfahren werden zunächst der Kammerblock 86 und der Kontaktträger 85 bereitgestellt, entweder durch direkte Herstellung oder durch Beschaffung von einer geeigneten Herstellerfirma. Dann werden die Verbindungsarme 63 der Kontaktelemente 13 auf eine solche Weise am Kontaktträger 85 befestigt, dass die Kontakthülsen 15 in einer im Wesentlichen freistehenden Weise gehalten werden, wie in 9 gezeigt ist. In Vorbereitung auf das Verfahren zum Extrudieren des Verkapselungsteils 88 werden die zuvor erwähnten Formkerne von oben und unten auf eine solche Weise platziert, dass die Tasche 92 für flüssiges Extrusionsmaterial an den Dichtungsflächen 85a und 85b des Kontaktträgers 85 undurchlässig wird. Die Formkerne haben eine solche Gestalt, dass die Tasche 92 für den Kammerblock 86 einschließlich des Raums für die Kontakthülsen 15 der Kontaktelemente 13 während des Extrusionsprozesses frei von Extrusionsmaterial gehalten wird. Der Kontaktträger und die darauf platzierten Formkerne werden dann mit Kunststoffmaterial extrusionsbeschichtet. Die Formkerne werden nachfolgend von dem extrudieren Verkapselungsteil 88 entfernt, so dass die Tasche 92 zurückbleibt. Dann wird der Kammerblock 86 in die Tasche 92 eingeführt, wo er über die Kontakthülsen 15 der Kontaktelemente 13 montiert wird. Der Kammerblock 86 wird auf eine solche Weise gebildet, dass er eine begrenzte axiale Bewegung der Kontakthülsen 15 zulässt.
Die Detailansicht von 11 zeigt die starre Region 69 des Verbindungsarms 63, und diese starre Region verläuft durch einen Gehäuseschlitz 103 und ist darin befestigt und ist mit einer Drahtwicklung 72 umwickelt. Es ist ferner eine Draufsicht auf einen Querschnitt des gebogenen Veankerungsarms 75 dargestellt. Aus den 11 und 12 geht auch deutlich vor, dass sich die elastische Region 67 mit einer Viertellσeisbiegung in einem Gehäusehohlraum 105 befindet und somit auf ungehinderte Weise axiale elastische Bewegungen der Kontakthülse 15 zulassen kann, unter der Voraussetzung, dass diese nicht durch einen der beiden Anschläge 97 und 99 beschränkt werden.
Die 13 bis 15 zeigen eine dritte Ausgestaltung eines Kontaktelementes 13 gemäß der Erfindung, die sich von den Kontaktelementen 13 der 1 bis 5 dahingehend unterscheiden, dass zusätzlich zu dem einsteckseitigen Federarm 23 und dem endseitigen Federarm 27 ein dritter mittlerer Federarm 107 vorgesehen ist, und dadurch, dass die starre Region 69 des Verbindungsarms 63 eine andere Konfiguration hat. Im Gegensatz zu den Kontaktelementen 13 der 1 bis 5 verlaufen die beiden äußeren Federarme 23 und 27 vom selben Umfangsende 33 des Kontakthülsenhauptteils 19 und der mittlere Federarm 107 verläuft vom anderen Umfangsende 31 des Kontakthülsenhauptteils 19. Ansonsten sind die Federarme 23, 27 und 107 genau auf dieselbe Weise gebildet wie die Federarme 23 und 27 der Kontaktelemente 13 der 1 bis 5. Die als Umwicklungspfosten dienende starre Region 69 wird durch Falten der beiden Metallblechlagen nebeneinander anstatt übereinander wie in den 1 bis 5 gebildet. Am freien Ende der starren Region 69 ist ein versetzter Drahtfixierungspunkt 109 vorgesehen.
Die ungefähren Abmessungen einer beispielhaften Ausgestaltung eines Kontaktelementes 13 gemäß der Erfindung und einer Kontaktelementpositionierungskammer 95 sind in Tabelle 1 angegeben. TABELLE 1
Die Länge der Kontaktelementpositionierungskammer 95 ist von der Zahl der Federarme abhängig.
Das Kontaktelement gemäß der Erfindung erfüllt die Grundanforderungen einer Kontaktbuchse, die eine große Zahl von Einsteckvorgängen aushalten kann. In einer beispielhaften Ausgestaltung besteht das Kontaktelement aus Nickelsilber und kann 10⁹ axiale Hin- und Herbewegungen von jeweils 20 μm aushalten, ohne dass dies zu einem merklichen Verschleiß des Kontaktelementes führt. Die dreidimensionale elastische Nachgiebigkeit des Kontaktelementes gemäß der Erfindung kann darüber hinaus das Kontaktgehäuse und mit dem Kontaktelemente verbundene Vorrichtungen gegen Kräfte isolieren, die von Bewegungen eines in das Kontaktelement eingeführten Kontaktbolzens resultieren.

Claims

Einstückiges elektrisches Kontaktelement (13) mit einer im Wesentlichen zylindrischen Kontakthülse (15) zur elastischen Aufnahme eines im Wesentlichen zylindrischen Kontaktbolzens (17), wobei die Kontakthülse Folgendes umfasst: einen Kontakthülsenhauptteil (19), der über wenigstens einen erheblichen Teil der Kontakthülsenlänge und über eine erste Umfangssubregion (21) des Kontakthülsenumfangs verläuft, und wenigstens einen radial elastischen Federarm (23, 27), der mit einem Umfangsende des Kontakthülsenhauptteils (19) verbunden ist und über eine zweite Umfangssubregion (35, 37) des Kontakthülsenumfangs verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (23, 27) radial auswärts in einer ersten Umfangsregion (43, 45) neben dem Kontakthülsenhauptteil (19) vorsteht und eine zylindrische freistehende Umfangsendregion (47, 49) hat, so dass der in die Kontakthülse (15) eingeführte Kontaktbolzen (17) nur in einer ersten Kontaktberührungszone (51) am Kontakthülsenhauptteil (19) und an einer zweiten Kontaktberührungszone (53) in der freistehenden Endregion (47, 49) des Federarms (23, 27) mit der Kontakthülse (15) Kontakt erhält.
Kontaktelement nach Anspruch 1, bei dem die zweite Umfangssubregion (35, 37) der Kontakthülse (15) erheblich größer ist als seine erste Umfangssubregion (21).
Kontaktelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Federarm (23, 27) eine etwa spiralförmige Querschnittsgestalt hat, wobei ein Spiralanfang (57) neben dem Kontakthülsenhauptteil (19) eine größere radiale Distanz von der Kontakthülsenlängsachse (59) hat als ein freistehendes spiralförmiges Ende (61) und der Krümmungsmittelpunkt des Spiralanfangs (57) radial auswärts relativ zur Längsachse der Kontakthülse (15) versetzt ist.
Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Region des Federarms (23, 27), die für die elastische zweite Kontaktberührungszone (53) vorgesehen ist, eine Umfangsdistanz vom Kontakthülsenhauptteil (19) hat, die etwa 2/3 des Kontakthülsenumfangs entspricht.
Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit wenigstens zwei radial elastischen Federarmen (23, 27), die in axialer Richtung der Kontakthülse (15) voneinander versetzt und unabhängig voneinander beweglich sind, wobei die Federarme (23, 27) mit gegenüberliegenden Umfangsenden des Kontakthülsenhauptteils (19) verbunden sind und in entgegengesetzten Umfangsrichtungen über eine zweite Umfangssubregion (35, 37) des Kontakthülsenumfangs verlaufen, wobei jeder Federarm (23, 27) radial auswärts in einer ersten Umfangsregion (43, 45) neben dem Kontakthülsenhauptteil (19) vorstehen und eine zylindrische freistehende Umfangsendregion (47, 49) haben, so dass ein in die Kontakthülse (15) eingeführter Kontaktbolzen (17) mit der Kontakthülse in drei Kontaktberührungszonen (51, 53, 55) Kontakt erhält, einer ersten Kontaktberührungszone (51) in der Region des Kontakthülsenhauptteils (19) und wenigstens zwei elastischen weiteren Kontaktberührungszonen (53, 55) in den freistehenden Endregionen (47, 49) der wenigstens zwei Federarme.
Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Verbindungsarm (63), der einstückig mit der Kontakthülse (15) verbunden ist, wobei der Verbindungsarm (63) mit einer Endregion (47, 49) des Kontakthülsenhauptteils (19) fern vom Zusammensteckende der Kontakthülse (15) verbunden und so konfiguriert ist, dass eine elastische Axialbewegung der Kontakthülse (15) möglich ist.
Kontaktelement nach Anspruch 6, bei dem der Verbindungsarm (63) eine elastische Region (67) neben dem Kontakthülsenhauptteil (19) sowie eine starre Region (69) aufweist, die der elastischen Region (67) benachbart ist und starrer ist als die elastische Region (67).
Kontaktelement nach Anspruch 7, bei dem der Verbindungsarm (63) durch ein Metallband gebildet ist, dessen elastische Region (67) durch einen einschichtigen Abschnitt des Metallbandes gebildet wird und dessen starre Region (69) durch einen zweischichtigen Abschnitt des Metallbandes gebildet wird.
Kontaktelement nach Anspruch 7 und 8, bei dem eine Endregion (47, 49) der starren Region (69) fern von der elastischen Region (67) als Drahtbefestigungspunkt (71) zum Anschließen der Kontakthülse (15) an einen elektrischen Draht ausgestaltet ist.
Kontaktelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die starre Region (69) etwa im rechten Winkel zur Kontakthülsenlängsachse (59) verläuft und die elastische Region (67) eine Viertelkreisbiegung (73) zwischen dem Kontakthülsenhauptteil (19) und der starren Region (69) hat.
Kontaktelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem ein Verankerungsarm (75) zum Fixieren der Kontakthülse (15) in einem Kontaktgehäuse (85) von der starren Region (69) weg verläuft.
Verbinderanordnung mit wenigstens einem Kontaktelement (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einem Kontaktgehäuse (85, 86), das das Kontaktelement (13) aufnimmt und wenigstens eine im Wesentlichen zylindrische Positionierungskammer (95) hat, deren Durchmesser ein vorbestimmtes Maß an radialen Bewegungen des wenigstens einen Federarms (23, 27) der Kontakthülse (15) zulässt, wobei das Kontaktgehäuse (85, 86) etwa in der Region jeder der beiden axialen Endregionen (47, 49) der Kontakthülse (15) einen Anschlag (97, 99) hat, so dass eine vorbestimmte axiale Mobilität der Kontakthülse (15) in beiden axialen Richtungen möglich, aber auf eine vorbestimmte Maximalbewegung begrenzt ist.
Verbinderanordnung mit wenigstens einem Kontaktelement (13) nach Anspruch 11 und einem Kontaktgehäuse (85, 86), das das Kontaktelement (13) aufnimmt und wenigstens eine im Wesentlichen zylindrische Positionierungskammer (95) hat, deren Durchmesser ein vorbestimmtes Maß an radialen Bewegungen des wenigstens einen Federarms (23, 27) der Kontakthülse (15) zulässt, wobei das Kontaktgehäuse (85, 86) etwa in der Region von jeder der beiden axialen Endregionen (47, 49) der Kontakthülse (15) einen Anschlag (97, 99) hat, so dass eine vorbestimmte axiale Mobilität der Kontakthülse (15) in beiden axialen Richtungen möglich, aber auf eine vorbestimmte Maximalbewegung beschränkt ist, wobei der Verankerungsarm (75) durch einen Verankerungsarm-Durchgangskanal (101) des Kontaktgehäuses (85, 86) verläuft und an einer Endregion (47, 49) des Verankerungsarm-Durchgangskanals (101) fern von dem Verbindungsarm (63) zum Fixieren des Kontaktelementes (13) in dem Kontaktgehäuse (85, 86) auf eine solche Weise versetzt ist, dass das Kontaktelement (13) in axialer Richtung der Kontakthülse (15) fixiert ist.
Verbinderanordnung nach Anspruch 12 oder 13, bei der das Kontaktgehäuse (85, 86) mehrteilig konstruiert ist und einen Kontaktträger (85), der das wenigstens eine Kontaktelement (13) trägt, und einen Kammerblock (86) mit wenigstens einer Positionierungskammer (95) aufweist, in der das Kontaktgehäuse (85, 86) von einem extrudierten Verkapselungsteil (88) umgeben ist, wobei der Kontaktträger (85) in den extrudierten Verkapselungsteil (88) spritzgegossen ist, während der Kammerblock (86) in eine Tasche (92) des extrudierten Verkapselungsteils (88) eingeführt wird.
Verbinderanordnung, die Folgendes umfasst: wenigstens ein Kontaktelement (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Montageregion (63) und einer Kontaktregion (15); ein Verbindergehäuse mit einem die Montageregion (63) haltenden Kontaktträger (85) sowie einem Kammerblock (86) in wenigstens einer Positionierungskammer (95) zur Aufnahme der Kontaktregion (15) des wenigstens einen Kontaktelementes (13); und einen Verkapselungsteil (88), der auf den Kontaktträger (85) extrudiert ist und eine Tasche (92) hat, die frei von Extrusionsmaterial gehalten wird, wobei der Kammerblock (86) in die Tasche (92) des fertigen extrudierten Verkapselungsteils (88) eingeführt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Verbinderanordnung besonders zur Herstellung einer Verbinderanordnung mit wenigstens einem Kontaktelement gemäß Definition in den Ansprüchen 1 bis 11, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a. Bereitstellen eines Kontaktgehäuses mit einem Kontaktträger (85) und einem Kammerblock (86), wobei der Kontaktträger so konfiguriert ist, dass er ein Kontaktelement (13) mit einer Kontaktregion (15) und einer Montageregion (63) hält, wobei der Kammerblock (86) wenigstens eine Positionierungskammer (95) zur Aufnahme der Kontaktregion (15) des Kontaktelementes (13) hat; b. Fixieren der Montageregion (63) des Kontaktelementes (13) am Kontaktträger (85), wobei die Kontaktregion (15) in einer im Wesentlichen freistehenden Weise angeordnet ist; c. Platzieren eines Formkerns am Kontaktträger (85), um zu verhindern, dass Extrusionsmaterial in einen Kammerblockmontageraum um die Kontaktregion (15) des Kontaktelementes (13) herum eindringt; d. Extrusionsbeschichtung des Kontaktträgers (85) und des Formkerns zum Bilden eines extrudierten Verkapselungsteils (88); e. Entfernen des Formkerns aus dem extrudierten Verkapselungsteil (88); und f. Montieren des Kammerblocks (86) über der Kontaktregion (15) des Kontaktelementes (13) in den Raum des extrudierten Verkapselungsteils (88), der von dem Formkern frei gehalten wird.