EP3016208A1 - Kontaktanordnung und anschlusskontakt - Google Patents
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- EP3016208A1 EP3016208A1 EP15465530.2A EP15465530A EP3016208A1 EP 3016208 A1 EP3016208 A1 EP 3016208A1 EP 15465530 A EP15465530 A EP 15465530A EP 3016208 A1 EP3016208 A1 EP 3016208A1
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Definitions
- the invention relates to a contact arrangement of a stamped grid and a terminal according to the preamble of claim 1 and a corresponding terminal contact, an electronic device and a method for producing a border of the contact arrangement.
- Knife contacts and blade receiving contacts are used to electrically connect fuses, relays and other electrical or electronic components that have a blade receiving contact or a blade contact.
- the contacts of the components are inserted into or onto the connection contacts of the stamped grid.
- a related type contact arrangement with punched grid and with a terminal contact, which has two contact springs, which are integral with each other in a foot area, is in the EP 1 301 063 B1 described.
- a related connection contact is in EP 1 531 522 B1 described.
- the invention has for its object to provide a contact arrangement, which has an improved tolerance to vibration and an increased contact area in relation to the space required.
- the invention describes an electrical contact arrangement for making electrical contact, comprising at least one stamped grid and a terminal contact, which are further characterized characterized in that the stamped grid has an opening for insertion of the terminal and protruding from an opening plane clamping means, wherein a clamping portion of the terminal at least partially inserted into the opening and mechanically fixable by means of the clamping means to form an electrically conductive contact surface.
- the mechanical fixation is particularly solvable.
- a cost-producible contact arrangement is thus provided, by means of which a vibration-tolerant electrical contact can be realized, whereby voltage drops or voltage peaks can be avoided. It can also be provided in an advantageous manner in relation to the space requirement of the contact arrangement comparatively large contact area for power transmission between the lead frame and the terminal contact, whereby larger currents are transferable or the risk of electrical overloads can be reduced because the current density over the contact surface at same space requirement may be lower.
- the number of connection contacts for example, a grouped connection contact, can thus be reduced, whereby the space required in relation to the transmittable power is lower and lower costs arise. Due to a possible improved design specification of the contact surface of the contact resistance is better predictable, since there is a lower dispersion of these values. This allows a longer life of the contact arrangement and / or a lower signal or power loss.
- shocks can be made possible by means of the contact arrangement according to the invention, an automatic return of the terminal in a desired position.
- the opening plane is based on the surrounding stamped grid and imaginable by the original at this point existing punched grid area.
- the imaginary opening plane thus corresponds to a surface or plane formed by the further stamped grid in the vicinity of the opening.
- the clamping means act to form the mechanically releasable fixation with inserted connection contact by means of an elastic restoring force on the clamping portion.
- the clamping portion is subject to a clamping effect, whereby a position-tolerant mechanical fixation is realized.
- the clamping forces or the forces for forming the contact surface can be specified according to the requirements. Mechanical wear and associated contamination can thus be reduced. It is in the fixation thus a detachable connection.
- the clamping means are preferably arranged opposite one another in such a way that opposite directions of action of the elastic restoring forces result.
- the clamping portion preferably has at least two oppositely directed at an opening angle surfaces for connecting to the clamping means of the stamped grid and forming an electrically conductive connection.
- the clamping means are arranged opposite each other with an opening angle to each other, which has another - especially lower - value to form the elastic restoring forces of the clamping means with inserted terminal contact, as in non-plugged terminal contact.
- the clamping portion preferably has latching means, which on the clamping means can be latched in such a way that movement of the connection contact in at least one direction of movement, in particular against a direction of insertion of the connection contact, is prevented.
- the connection contact thus has in the mounted state a preferably against a direction of insertion restricted freedom of movement, whereby a falling out or simple withdrawal is avoided.
- Locking means may expediently also be provided or only on the clamping means.
- the clamping means When inserting the terminal contact, the clamping means are initially opened by the locking means in such a way that a smaller opening angle of the clamping means results until they occupy an opening angle after engagement of the locking means, which is smaller than the opening angle in the original position.
- the clamping means expediently protrude out of the stamped grid in a direction opposite to the contact springs.
- the clamping means formed components of the stamped grid and with this in one piece. It is in the clamping means expediently partly punched or pronounced and bent components of the stamped grid, whereby a particularly inexpensive production is possible.
- a grouping of multiple terminals to a common terminal contact is preferably carried out a grouping of multiple terminals to a common terminal contact.
- the grouping can be done, for example, by punching the separate connection contacts and subsequent joining or by cold forming the grouped connection contact or the separate connection contacts and subsequent Joining done.
- By appropriate design can be dispensed with a grouping when the individual terminal contact, for example, has a greater thickness.
- the stamped grid is preferably enclosed by means of an enclosure, for example a housing component of an electronic device, which has a recess for at least partially receiving the clamping means and the clamping section.
- the enclosure is preferably designed such that a separation of different work areas, in particular an electronic device is realized.
- the clamping portion is in areas for forming the contact surfaces preferably flat or curved.
- the clamping means are expediently likewise formed either flat or arcuate in areas for forming the contact surfaces.
- the clamping portions and the clamping means are formed arcuate in areas for forming a contact surface, further degrees of freedom of movement of the terminal, whereby manufacturing and / or assembly tolerances compensated and mechanical stresses in particular on the contact surfaces of the contact arrangement can be avoided.
- the terminal contact and / or the clamping means may have coatings for improving the electrical conductivity or reducing corrosion.
- a coating may be provided only in the region of the intended contact surface.
- the stamped grid is preferably enclosed by means of a border, which has a recess for at least partially receiving the clamping means and the clamping section.
- the enclosure expediently forms a housing part of an electronic device comprising the contact arrangement.
- the invention relates to a connection contact for connection to a stamped grid, which is characterized in that the clamping portion has at least two mutually oppositely oriented surfaces for connecting with clamping means of a stamped grid and forming an electrically conductive connection.
- the terminal contact for receiving a blade contact is formed, which has two spaced-apart by a Einsteckschlitz contact springs, in a clamping portion are integral with each other.
- the connection contact is designed for pressing into a contacting opening, for example a printed circuit board. This can be done in an advantageous manner, a direct and screwless contacting the contact arrangement with a circuit board, with an automated assembly is possible.
- contacting openings may be provided for introducing a press-fit region of the connection contact.
- the invention also relates to an electronic device comprising a contact arrangement according to the invention, wherein the contact arrangement is at least partially enclosed by means of an enclosure.
- the enclosure separates according to a preferred embodiment within the electronic device different work areas, in particular a range of supply electronics of a range of an electrical load.
- the invention further describes a method for producing a border of the contact arrangement according to the invention, in which a molding for forming a contact arrangement at least partially receiving recess is at least partially introduced into an opening of a stamped grid, wherein clamping means covered by the stamped grid are deflected by the molding in the insertion direction and due to their elastic restoring forces, a clamping force is exerted on the molded part in such a way that the stamped grid is mechanically fixed with respect to the molded part, and then an injection molding material is injected into an injection molding tool that at least partially encloses the stamped grid.
- the clamping means are brought by introducing the molding in a reversible deflection of about 90 ° with respect to the stamped grid.
- the molded part preferably projects beyond the ends of the deflected clamping means in the inserted state.
- a border enclosing a stamped grid can be realized in a single injection molding process, which is designed for the separation of different work areas, in particular an electronic device. Furthermore, the undercuts preferably provided for the contact arrangement according to the invention are realized in the enclosure.
- FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of the contact arrangement 1 according to the invention in the contacted state, which has at least terminal contact 2 and punched grid 3, wherein stamped grid 3 is bordered by enclosure 4.
- Mount 4 has a recess 4.1 for receiving the contact arrangement 1.
- Terminal contact 2 is preferably a Blechstanz- and embossed part, which is designed as a blade receiving contact (spring contact).
- This has two contact springs 2.1, which are separated by a plug-in slot 2.2.
- the insertion slot 2.2 is open at one end and is provided for insertion of a knife contact, not shown, between the two contact springs 2.1. At the open end of the insertion slot 2.2, the contact springs 2.1 free.
- the contact springs 2.1 merge in one piece into the clamping section 2.3, which is designed to be inserted into a designated opening 3.1 of stamped grid 3.
- Klemmabites 2.3 is configured according to the example with a flat surface to form a flat contact surface with clamping means 3.2 of lead frame 3 and points to the two ends locking means 2.4 on. The ends may preferably be flexible or rigid.
- Punching grid 3 has, in the region of opening 3.1, opposing, flexible or rigid clamping means 3.2 projecting from the plane of the stand grid 3, which provide a flat contact area for contacting punched grid 3 with connection contact 2.
- the clamping means are preferably realized by means of deformation, in particular bending, of a component of the stamped grid or by means of joining corresponding elements to the stamped grid 3.
- the locking means 2.4 are locked in the mounted state to the not bordered by enclosure 4 ends of the clamping means 3.2.
- latching openings can also be provided in the clamping means 3.2 for latching the latching means 2.4.
- Embodiments of contact arrangement 1 with exemplary dimensions are in the subfigures a) and b) of FIG. 2 shown, which differ by a different width training of the arcuate clamping portion 2.3 in the connection region of the contact springs 2.1, whereby - alternatively to a choice according to different materials - among other things, the flexibility of the ends of the clamping portion 2.3 can be made variable.
- terminal contact 2 is designed in such a way that clamping forces have the lowest possible impact on the distance defined by insertion slot 2.2 of the contact springs 2.1, otherwise, for example, an increased distance may result after assembly of terminal 2 and optionally the electrical connection to the insertion slot 2.2 adversely affect knife contact to be introduced.
- terminal contact 2 is in Fig. 2c) shown, which advantageously allows particularly low mechanical loads on the contact springs 2.1 and the clamping section 2.3, resulting in comparatively little impact on slot 2.2.
- This lower power transmission results in particular from the laterally arranged recesses 2.5 in the transition from the contact springs 2.1 to the clamping section 2.3.
- Fig. 3 an exemplary embodiment of stamped grid 3 is shown with dimensions in a front, top and side view, in which in an unassembled state of terminal 2 for opening angle ⁇ of the clamping means 3.2 are provided about 50 °. Opening 3.1 is rectangular in shape, as can be seen from the top view.
- the embodiments described and shown in the figures have planar clamping means 3.2, wherein alternative geometries, such as rounding, waveforms or ribs are possible.
- Punching grid 3 shown moldings provided which can support a latching of the locking means 2.4 of terminal contact 2.
- the opening angle ⁇ of the clamping means 3.2 in the mounted state of terminal contact 2 about 30 °.
- the angle ⁇ of the clamping means 3.2 facing sides of the ends of clamping section 2.3 is to form the largest possible contact area A accordingly also about 30 °.
- the Fig. 5 shows the procedure for introducing terminal 2 in stamped grid 3, wherein in the unassembled state opening angle ⁇ of the clamping means 3.2 according to the example 50 ° and after the introduction of terminal contact 2 is 30 °.
- the clamping means 3.2 are opened by the ends or initially by the locking means 2.4 of clamping section 2.3 and guided by the engagement of the locking means 2.4 in the contacting position, which has a narrower opening angle ⁇ compared to the original opening angle.
- the locking means 2.4 prevents terminal 2 can be pulled axially against the insertion direction of the clamp or pushed out by the clamping forces. An excessively deep insertion is prevented by the clamping forces and enclosure 4. Due to the fact that the latching means do not rest directly in the depression 4.
- the resulting freedom of movement advantageously makes it possible to tolerate vibrations.
- a removal of terminal contact 2 for example, by means of a provided tool, which the clamping means 3.2 of lead frame 3 on the locking means 2.4 spaced from terminal 2 addition and may remain in this manner during the removal of terminal contact 2.
- an automatic repositioning takes place through the portion of the clamping forces directed counter to the direction of insertion.
- a generated by the contact assembly 1 electrical contact thus remains even with mechanical shocks.
- FIG. 6 a) and b) Alternative embodiments of contact arrangement 1, each with a plurality of grouped connection contacts 2 are shown. According to the embodiment of the Fig. 6 a) have only the outermost connection contacts 2 locking means 2.4. Alternatively, all terminal contacts 2 can have latching means 2.4, as in FIG Fig. 6b) represented, or it will be arranged terminal contacts 2 with and without locking means 2.4 in different ways from the variants shown.
- FIGS. 7 . 8th and 9 Further preferred embodiments of the contact arrangement 1 according to the invention or of the connection contact 2 and punched grid 3 are in the FIGS. 7 . 8th and 9 shown.
- Bezel 4 is not shown in these figures, but may be provided in a comparable manner.
- additional degrees of freedom are obtained, whereby in particular an increased compensation of tolerances during assembly and mechanical tolerances is possible and unintentional mechanical stresses on or caused by the contact arrangement 1 can be avoided.
- the assembly process can also be done at a different angle from the target angle. Tolerances can be correspondingly larger and thus costs can be saved. Even in the assembled state remains one Adaptability, whereby the electrical contact is not affected in changing environmental conditions.
- the degrees of freedom also allow in the mounted state adjustable functional units, such as multimedia displays, which allow variable orientations.
- Terminal contact 2 has according to the embodiments of Fig. 7 . 8th and 9 a clamping section 2.3, which is designed to be arcuate in the region of the contact surfaces 3.2 to be formed with the contact surface, as in Fig. 7 a) displayed. Accordingly, the clamping means are 3.2 of stamped grid 3 in the intended area for the contact area, in section, arcuate, as in the different perspectives and perspective sectional views of Fig. 7b) is shown.
- the shape of the surface of the clamping means 2.3 provided for the contact surface preferably corresponds to a spherical cap but may also assume different shapes.
- the Fig. 8 shows a grouped terminal contact, which comprises a plurality of individual terminal contacts 2, as already for the embodiment of Fig. 6 has been described.
- the embodiment according to FIG. 8 is preferably designed in such a way that in connection with the lead frame 3, as in the FIGS. 7 and 9 shown results in a substantially globoidale contact surface A.
- Fig. 9 shows in the sub-figures a), b) and c) according to this embodiment of contact arrangement 1 present degrees of freedom on the example of a grouped terminal, which is composed of a plurality of individual terminals 2, wherein by the clamping forces of the clamping means 3.2 and / or the clamping section 2.3 a automatic resetting of the grouped connection contact in a desired position, as for the embodiments already described, can be realized.
- possible angular degrees of freedom are shown in the subfigures.
- the subfigure a) of Fig. 9 show a tilt of terminal 2 with respect to the desired position in a direction parallel to the terminal 2 and with respect to lead frame 3 level by an angle of about 2 °.
- Fig. 9 shows in the sub-figures a), b) and c) according to this embodiment of contact arrangement 1 present degrees of freedom on the example of a grouped terminal, which is composed of a plurality of individual terminals 2, wherein by the clamping forces of the clamping means
- FIG. 9b) is a slope of terminal 2 by about 6 ° in a direction of the terminal 2 and the lead frame 3 vertical plane and in Fig. 9c) is shown a rotation of terminal 2 relative to punched grid 3 in a lead frame 3 parallel and terminal 2 vertical plane. The shown deviations from the desired position can also occur together.
- FIGS. 10 to 13 Further preferred embodiments of the contact arrangement 1 according to the invention or of the connection contact 2 and punched grid 3 are in the FIGS. 10 to 13 shown.
- this embodiment in particular the freedom of movement parallel to the insertion direction can be further increased, whereby an improvement of the compensation of vibrations or mechanical shocks can be achieved.
- a direct electrical contact with a circuit board is possible.
- terminal contact 2 In the sub-figure a) of Fig. 10 is terminal contact 2 and in the partial figure b) lead frame 3 shown in different perspective views.
- terminal contact 2 has a substantially tweezer-shaped main body, which also has two clamping springs 2.1 with an intermediate slot 2.2 and a clamping section 2.3, wherein the clamping springs 2.1 in a clamping section 2.3 remote from the part of the terminal 2 integral with each other and , as in Fig. 12 pictured, for insertion, for example, in an insertion a circuit board 5 are configured.
- the terminal contact 2 can be manufactured in a cost effective manner, for example, from a formed punched strip.
- connection contact 2 inserted in the printed circuit board 5 the latter preferably has corresponding formations 2.6 for fixing within the circuit board opening and avoiding abrasion particles.
- Clamping section 2.3 has a substantially diamond-shaped form, wherein this merges on the one hand in the clamping springs 2.1 with a corresponding slot opening and on the opposite side is not one piece into each other.
- the clamping section 2.3 preferably comprises the locking means 2.4, which are realized according to this example as wells and provided for locking the clamping means 3.2, as in the Fig. 11 is shown on the assembled state of the contact arrangement 1. It may alternatively be provided deviating latching formations.
- the clamping means 3.2 of lead frame 3 have according to this embodiment, planar surfaces, wherein angle ⁇ in the unassembled state example, is about 70 °.
- the clamping means 3.2 are preferably bent in particular for the realization of a defined contact surface A and improved mechanical fixation at the ends. By this deformation, the contact surface A can be adjusted or increased. Alternatively, this transformation can be implemented in another way or completely dispensed with.
- clamping section 2.3 touches the bottom of the enclosure 4, whereby, upon further application of force to connection contact 2 in the negative z-direction, the diamond-shaped basic shape is compressed and its widest point widened accordingly. After passing through this widest point by the clamping means 3.2, these move back in the direction of the relaxed position due to the restoring forces and the angle ⁇ is again larger (Pos. II.). Subsequently, by a further movement in the negative z-direction and thus compression of clamping section 2.3, a locking of the clamping means 3.2 in the wells 2.4 of terminal 2 can be effected, as in position III. is shown. In this position, the angle ⁇ corresponds to that in the unmounted state.
- the position IV thus achieved represents the desired position of terminal contact 2 with respect to lead frame 3 and the desired contacting position.
- the terminal contact 2 movably fixing in this position resulting from the restoring forces, which also act in such a way that an automatic Repositioning can take place in the desired position, if mechanical shocks or vibrations occur.
- the Fig. 14 shows an exemplary force-displacement diagram of the contact arrangement 1 using the example of the embodiment according to FIG Fig. 11 ,
- Starting from the nominal position of terminal contact 2 at the intersection of the axis of the deflection in the z-direction (ordinate) and the axis of the applied force F (abscissa), with further pressing of terminal 2 in recess 4.1 (neg. Z-direction) is a growing Force applied against the resilient clamping sections 2.3 of terminal 2.3, as shown in position V. of Fig. 13 is also comprehensible.
- force is applied to connection contact 2 in the positive z-direction, there is also an increasing force counteracting the removal, so that at least one automatic fall-out is prevented.
- FIGS. 15 and 16 the method according to the invention for the realization of the enclosure 4 will be described below, which for the mechanical fixation of contact arrangement 1 and for example for the separation of work areas of different purity classes within an electronic device.
- This can be, for example, the separation of a region of supply electronics from a region of an electrical consumer.
- the supply electronics are expediently located in an area of a housing of the electronic device, in particular a motor vehicle, which is at least partially separated by the enclosure, and the electrical load is in another area of the housing or the electronic device.
- Fig. 15 shows various sectional views of an embodiment the injection molding arrangement, wherein the sake of clarity - except for molding 10 - was dispensed with the representation of the injection molding tool.
- lead frame 3 for the realization of enclosure 4 expediently molded by means of a suitable material, for example plastic, in an injection molding process, wherein at least one molding 10 is provided for generating recess 4.1, which in the preferred by means of a preceding process step, eg a punching process , generated opening 3.1 is introduced.
- the clamping means 3.2 are brought in accordance with the embodiment described by molding 10 in an elastically deformed and. With respect to the fixed angle ⁇ for the unassembled state reversible deflection of about 90 °.
- the present clamping forces of the clamping means 3.2 fix on molding 10 punched grid 3 during the injection molding process in this position.
- Shaped part 10 preferably projects beyond the ends of the clamping means 3.2, which later in particular the engagement of the locking means 2.4 and 2.3 of the clamping portion can be made possible. Subsequently, the injection molding material is injected into the injection mold. After cooling of the enclosure 4, the injection mold and molding 10 can be removed, the clamping means 3.2 take the original deflection again. A production of other injection molded parts for the separation of the work areas is thus not necessary in an advantageous manner.
- a preferred embodiment of molded part 10 is shown in FIG Fig. 16 shown. According to this example, a plurality of spacers 10.1 are provided for resting on stamped grid 3, by means of which the relative position of the molded part 10 to stamped grid 3 and the thickness of the stamped grid 3 covering material can be specified in an improved manner.
- Spacers can also be provided on the opposite side of the stamped grid. whereby positioning of the stamped grid in the injection molding tool can be further improved, and thus, in particular, the resulting wall thicknesses of the border 4 have lower tolerances. For example, can be achieved by a greater distance of the spacer 10.1 improved parallel alignment of the molding 10 to stamped grid.
- an area not enclosed by the enclosure 4 is provided, corresponding to that in FIG FIGS. 15 and 16 illustrated example of the molding 10, base 10.2 provided.
- results for the described embodiment when using CUSn015 as a material for the stamped grid.
- the force exerted by the clamping means 3.2 force can be influenced in particular by the radius in the transition to the rest of the lead frame 3.
- the force for fixing the position of the punched grid 3 relative to the molded part 10 is approximately 370 N.
- the contact pressure per clamping means on the molded part 10 caused by the elastic restoring forces of the clamping means 3.2 is thus 370 N / 33 mm 2 (11 MPa or 110 bar), the 33 mm 2 of an exemplary Correspond surface of a clamping means.
- the differential pressure between the injection side and the molded part side is thus exemplarily 253 bar - 1 bar (atmospheric pressure).
- 253 bar - 1 bar atmospheric pressure
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung eines Stanzgitters und eines Anschlusskontakts gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen korrespondierenden Anschlusskontakt, eine elektronisch Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Einfassung der Kontaktanordnung.
- Stanzgitter sind für Zentralelektriken von Kraftfahrzeugen bekannt. Beispielhaft wird verwiesen auf die
DE 197 13 008 C1 . Messerkontakte und Messeraufnahmekontakte dienen zum elektrischen Anschluss von Sicherungen, Relais und sonstigen elektrischen oder elektronischen Bauteilen, die einen Messeraufnahmekontakt oder einen Messerkontakt aufweisen. Die Kontakte der Bauelemente werden in bzw. auf die Anschlusskontakte des Stanzgitters gesteckt. - Eine artverwandte Kontaktanordnung mit Stanzgitter und mit einem Anschlusskontakt, welcher zwei Kontaktfedern aufweist, die in einem Fußbereich einstückig miteinander sind, ist in der
EP 1 301 063 B1 beschrieben. Ein artverwandter Anschlusskontakt ist inEP 1 531 522 B1 beschrieben. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung zu schaffen, welche eine verbesserte Toleranz gegenüber Vibrationen sowie eine vergrößerte Kontaktfläche im Verhältnis zum Platzbedarf aufweist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Die Erfindung beschreibt eine elektrische Kontaktanordnung zur elektrischen Kontaktierung, umfassend wenigstens ein Stanzgitter und einen Anschlusskontakt, die sich weiterhin dadurch auszeichnet, dass das Stanzgitter eine Öffnung zum Einstecken des Anschlusskontakts und aus einer Öffnungsebene herausragende Klemmmittel aufweist, wobei ein Klemmabschnitt des Anschlusskontakts zumindest teilweise in die Öffnung einsteckbar und mittels der Klemmmittel unter Bildung einer elektrisch leitfähigen Kontaktfläche mechanisch fixierbar ist. Die mechanische Fixierung ist dabei insbesondere lösbar.
- In vorteilhafter Weise wird somit eine preisgünstig herstellbare Kontaktanordnung bereitgestellt, mittels welcher eine vibrationstolerante elektrische Kontaktierung realisierbar ist, wodurch Spannungsabbrüche oder Spannungsspitzen vermieden werden können. Es kann zudem in vorteilhafter Weise eine im Verhältnis zum Platzbedarf der Kontaktanordnung vergleichsweise große Kontaktfläche zur Stromübertragung zwischen dem Stanzgitter und dem Anschlusskontakt bereitgestellt werden, wodurch größere Ströme übertragbar sind bzw. das Risiko von elektrischen Überlastungen reduziert werden kann, da die Stromdichte über die Kontaktfläche bei gleichem Platzbedarf geringer sein kann. Die Anzahl an Anschlusskontakten, beispielsweise eines gruppierten Anschlusskontakts, kann somit reduziert werden, wodurch der Platzbedarf im Verhältnis zum übertragbaren Strom geringer ausfällt und geringere Kosten entstehen. Aufgrund einer möglichen verbesserten konstruktiven Vorgabe der Kontaktfläche ist der Übergangswiderstand besser vorhersagbar, da sich eine geringere Streuung dieser Werte ergibt. Die ermöglicht eine größere Lebensdauer der Kontaktanordnung und/oder einen geringeren Signal bzw. Leistungsverlust. Im Falle von Erschütterungen kann mittels der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung eine selbsttätige Rückstellung des Anschlusskontakts in eine Sollposition ermöglicht werden.
- Die Öffnungsebene ist dabei bezogen auf das umgebende Stanzgitter sowie vorstellbar durch die ursprünglich an dieser Stelle vorhandene Stanzgitterfläche. In häufigen Fällen entspricht die gedachte Öffnungsebene somit einer durch das weitere Stanzgitter gebildeten Fläche bzw. Ebene im Umkreis der Öffnung.
- Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung wirken die Klemmmittel zur Bildung der mechanisch lösbaren Fixierung bei eingestecktem Anschlusskontakt mittels einer elastischen Rückstellkraft auf den Klemmabschnitt ein. Dadurch unterliegt der Klemmabschnitt einer Klemmwirkung, wodurch eine positionstolerante mechanische Fixierung realisiert wird. Die Klemmkräfte bzw. die Kräfte zur Bildung der Kontaktfläche können entsprechend der Anforderungen vorgegeben werden. Mechanische Abnutzungserscheinungen sowie damit im Zusammenhang stehende Verschmutzungen können somit reduziert werden. Es handelt sich bei der Fixierung somit um eine lösbare Verbindung.
- Die Klemmmittel sind bevorzugt einander derart gegenüberliegend angeordnet, dass sich entgegengesetzte Wirkrichtungen der elastischen Rückstellkräfte ergeben.
- Der Klemmabschnitt weist vorzugsweise mindestens zwei unter einem Öffnungswinkel einander entgegengesetzt ausgerichtete Flächen zum Verbinden mit den Klemmmitteln des Stanzgitters und Bildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung auf.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Klemmmittel einander gegenüberliegend mit einem Öffnungswinkel zueinander angeordnet, welcher zur Bildung der elastischen Rückstellkräfte der Klemmmittel bei eingestecktem Anschlusskontakt einen anderen - insbesondere geringeren - Wert aufweist, als bei nicht eingestecktem Anschlusskontakt.
- Der Klemmabschnitt weist vorzugsweise Rastmittel auf, welche an den Klemmmitteln in der Weise einrastbar sind, dass eine Bewegung des Anschlusskontakts in wenigstens eine Bewegungsrichtung, insbesondere entgegen einer Einschubrichtung des Anschlusskontakts, verhindert wird. Der Anschlusskontakt weist somit auch im montierten Zustand eine bevorzugt entgegen einer Einschubrichtung eingeschränkte Bewegungsfreiheit auf, wodurch ein Herausfallen bzw. einfaches Herausziehen vermieden wird. Rastmittel können zweckmäßigerweise ebenfalls oder lediglich an den Klemmmitteln vorgesehen sein.
- Beim Einstecken des Anschlusskontaktes werden die Klemmmittel dabei zunächst durch die Rastmittel in der Weise geöffnet, dass sich ein kleinerer Öffnungswinkel der Klemmmittel ergibt, bis diese nach dem Einrasten der Rastmittel einen Öffnungswinkel einnehmen, welcher kleiner als der Öffnungswinkel in der ursprünglichen Position ist.
- Die Klemmmittel ragen zweckmäßigerweise in einer den Kontaktfedern entgegengesetzten Richtung aus dem Stanzgitter heraus.
- Bevorzugt sind die Klemmmittel umgeformte Bestandteile des Stanzgitters und mit diesem einstückig. Es handelt sich bei den Klemmmitteln zweckmäßigerweise um teilweise ausgestanzte oder ausgeprägte und umgebogene Bestandteile des Stanzgitters, wodurch eine besonders preisgünstige Herstellung ermöglicht wird.
- Zur Steigerung der Strombelastbarkeit erfolgt bevorzugt eine Gruppierung mehrerer Anschlusskontakte zu einem gemeinsamen Anschlusskontakt. Die Gruppierung kann beispielsweise mittels Stanzen der separaten Anschlusskontakte und anschließendem Zusammenfügen oder mittels Kaltumformen des gruppierten Anschlusskontakts oder der separaten Anschlusskontakte und anschließendem Zusammenfügen erfolgen. Durch entsprechende Auslegung kann auf eine Gruppierung verzichtet werden, wenn der einzelne Anschlusskontakt beispielsweise eine größere Dicke aufweist.
- Das Stanzgitter ist bevorzugt mittels einer Einfassung, beispielsweise ein Gehäusebauteil einer elektronischen Vorrichtung, eingefasst, welche eine Vertiefung zur zumindest teilweisen Aufnahme der Klemmmittel und des Klemmabschnitts aufweist. Die Einfassung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine Separierung unterschiedlicher Arbeitsbereiche insbesondere einer elektronischen Vorrichtung realisiert wird. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung kann eine besonders preisgünstige Herstellung einer eingefassten Kontaktanordnung zur elektrischen Kontaktierung funktioneller Baugruppen separierter Arbeitsbereiche erfolgen, ohne zusätzliche Bauteile vorsehen zu müssen, welche insbesondere separat hergestellt und montiert werden müssten. Dadurch können Material und Prozesskosten eingespart werden. Häufig ist es notwendig beispielsweise innerhalb einer elektronischen Vorrichtung solche Bereiche unterschiedlicher Arbeitsumgebungen, beispielsweise Reinheitsklasse, Temperatur und/oder Druck, vorzusehen und diese voneinander zu separieren, insbesondere damit möglichst keine einseitige oder gegenseitige Einflussnahme erfolgt. Dies kann z.B. die Abtrennung eines Bereichs einer Versorgungselektronik von einem Bereich eines elektrischen Verbrauchers, beispielsweise ein Elektromotor, sein, dessen Arbeitsumgebung keinen solchen restriktiven Reinheitsbedingungen unterliegt. Die elektrische Versorgung bzw. Signalübertragung über diese Abgrenzung muss ohne Einschränkung der die Bereiche separierenden Isolationswirkung dennoch sichergestellt sein.
- Der Klemmabschnitt ist in Bereichen zur Bildung der Kontaktflächen bevorzugt eben oder bogenförmig ausgebildet. Die Klemmmittel sind in Bereichen zur Bildung der Kontaktflächen zweckmäßigerweise ebenfalls entweder eben oder bogenförmig ausgebildet. Insbesondere für eine Ausführungsform der Kontaktanordnung, bei welcher die Klemmabschnitte sowie die Klemmmittel in Bereichen zur Bildung einer Kontaktfläche bogenförmig ausgestaltet sind, ergeben sich weitere Freiheitsgrade der Bewegung des Anschlusskontakts, wodurch Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen kompensiert und mechanische Spannungen insbesondere auf die Kontaktflächen der Kontaktanordnung vermieden werden können.
- Der Anschlusskontakt und/oder die Klemmmittel können zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. Verringerung von Korrosion Beschichtungen aufweisen. Insbesondere kann eine Beschichtung lediglich im Bereich der vorgesehenen Kontaktfläche vorgesehen sein.
- Das Stanzgitter ist vorzugsweise mittels einer Einfassung eingefasst, welche eine Vertiefung zur zumindest teilweisen Aufnahme der Klemmmittel und des Klemmabschnitts aufweist. Die Einfassung bildet zweckmäßigerweise einen Gehäuseteil einer die Kontaktanordnung umfassenden elektronischen Vorrichtung.
- Weiterhin betrifft die Erfindung einen Anschlusskontakt zum Verbinden mit einem Stanzgitter, der sich dadurch auszeichnet, dass der Klemmabschnitt mindestens zwei einander entgegengesetzt ausgerichtete Flächen zum Verbinden mit Klemmmitteln eines Stanzgitters und Bildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung aufweist.
- Bevorzugt ist der Anschlusskontakt zur Aufnahme eines Messerkontakts ausgebildet, der zwei durch einen Einsteckschlitz beabstandete Kontaktfedern aufweist, die in einem Klemmabschnitt einstückig miteinander sind. Alternativ bevorzugt ist, dass der Anschlusskontakt zum Einpressen in eine Kontaktierungsöffnung beispielsweise einer Leiterplatte ausgebildet ist. Damit kann in vorteilhafter Weise eine unmittelbare und schraubenlose Kontaktierung der Kontaktanordnung mit einer Leiterplatte erfolgen, wobei eine automatisierte Montage möglich ist. Zu diesem Zweck können Kontaktierungsöffnungen zum Einbringen eines Einpressbereichs des Anschlusskontakts vorgesehen sein.
- Die Erfindung betrifft zudem eine elektronische Vorrichtung, umfassend eine Kontaktanordnung gemäß der Erfindung, wobei die Kontaktanordnung zumindest teilweise mittels einer Einfassung eingefasst ist. Die Einfassung separiert entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform innerhalb der elektronischen Vorrichtung unterschiedliche Arbeitsbereiche, insbesondere einen Bereich einer Versorgungselektronik von einem Bereich eines elektrischen Verbrauchers.
- Die Erfindung beschreibt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Einfassung der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung, bei welchem ein Formteil zur Bildung einer die Kontaktanordnung zumindest teilweise aufnehmenden Vertiefung zumindest teilweise in eine Öffnung eines Stanzgitters eingebracht wird, wobei durch das Stanzgitter umfasste Klemmmittel durch das Formteil in Einbringrichtung ausgelenkt werden und aufgrund deren elastischer Rückstellkräfte eine Klemmkraft in der Weise auf das Formteil ausgeübt wird, dass das Stanzgitter bezüglich des Formteils mechanisch fixiert ist, und anschließend ein Spritzgusswerkstoff in ein das Stanzgitter zumindest teilweise umfassendes Spritzgusswerkzeug eingespritzt wird.
- Bevorzugt werden die Klemmmittel durch Einbringung des Formteils in eine reversible Auslenkung von etwa 90° bezüglich des Stanzgitters gebracht.
- Das Formteil ragt im Eingebrachten Zustand vorzugsweise über die Enden der ausgelenkten Klemmmittel hinaus. Dadurch kann später insbesondere das Einrasten der Rastmittel bzw. des Klemmabschnitts des Anschlusskontakts erfolgen.
- Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in einem einzelnen Spritzgussprozess eine ein Stanzgitter einfassende Einfassung realisiert werden, welche zur Separierung unterschiedlicher Arbeitsbereiche, insbesondere einer elektronischen Vorrichtung, ausgestaltet ist. Weiterhin werden die für die erfindungsgemäße Kontaktanordnung bevorzugt vorgesehenen Hinterschneidungen in der Einfassung realisiert.
- Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 in montiertem Zustand in Schnittdarstellung,
- Fig. 2
- Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 in montiertem Zustand mit verschiedenen Anschlusskontakten 2 in Schnittdarstellung,
- Fig. 3
- eine Ausführungsform eines Stanzgitters 3 gemäß der Erfindung,
- Fig. 4
- eine Detaildarstellung eines beispielhaften Kontaktbereichs A der Kontaktanordnung 1,
- Fig. 5
- Darstellungen einer zeitliche Abfolge beim kontaktieren von Anschlusskontakt 2 mit Stanzgitter 3,
- Fig. 6
- Ausführungsbeispiele gruppierter Anschlusskontakte gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung,
- Fig. 7
- weitere bevorzugte Ausführungsformen des Anschlusskontakts 2 und Stanzgitters 3 der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1,
- Fig. 8
- einen gruppierten Anschlusskontakt gemäß der Ausführungsform der
Fig. 7 , - Fig. 9
- vorhandene Freiheitsgrade des Anschlusskontakts 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Fig. 7 und8 , - Fig. 10
- verschiedene perspektivische Darstellungen weiterer bevorzugter Ausführungsformen des Anschlusskontakts 2 und Stanzgitters 3 der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1,
- Fig. 11
- Kontaktanordnung 1, umfassend die Ausführungsformen des Anschlusskontakts 2 und Stanzgitters 3 gemäß
Fig. 10 , - Fig. 12
- einen in eine Kontaktierungsöffnung einer Leiterplatte 5 eingebrachten Anschlusskontakt 2 gemäß der Ausführungsform nach
Fig. 10 , - Fig. 13
- ein Einbringungsvorgang von Anschlusskontakt 2 zur Kontaktierung mit Stanzgitter 3 am Beispiel der Ausführungsform gemäß
Fig. 11 , - Fig. 14
- ein Kraft-Weg Diagramm der Kontaktanordnung 1 am Beispiel der Ausführungsform gemäß
Fig. 11 , - Fig. 15
- eine Anordnung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Spritzgussverfahrens zur Herstellung einer Einfassung 4 der erfindungsgemäße Kontaktanordnung 1 und
- Fig. 16
- eine bevorzugte Ausführungsform von Formteil 10 zur Einbringung in Öffnung 3.1 von Stanzgitter 3.
- Um eine kurze und einfache Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu ermöglichen, werden gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Figur 1 zeigt in Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 in kontaktiertem Zustand, welche zumindest Anschlusskontakt 2 und Stanzgitter 3 aufweist, wobei Stanzgitter 3 durch Einfassung 4 eingefasst ist. Einfassung 4 weist zur Aufnahme der Kontaktanordnung 1 eine Vertiefung 4.1 auf. Anschlusskontakt 2 ist vorzugsweise ein Blechstanz- und Prägeteil, welches als Messeraufnahmekontakt (Federkontakt) ausgebildet ist. Dieser weist zwei Kontaktfedern 2.1 auf, die durch einen Einsteckschlitz 2.2 voneinander getrennt sind. Der Einsteckschlitz 2.2 ist an einem Ende offen und ist zum Einstecken eines nicht dargestellten Messerkontakts zwischen die beiden Kontaktfedern 2.1 vorgesehen. Am offenen Ende des Einsteckschlitzes 2.2 enden die Kontaktfedern 2.1 frei. An einem geschlossenen Ende des Einsteckschlitzes 2.2 gehen die Kontaktfedern 2.1 einstückig in Klemmabschnitt 2.3 über, welcher zum Einstecken in eine dafür vorgesehene Öffnung 3.1 von Stanzgitter 3 ausgebildet ist. Klemmabschnitt 2.3 ist beispielsgemäß mit einer ebenen Fläche zur Bildung einer ebenen Kontaktfläche mit Klemmmitteln 3.2 von Stanzgitter 3 ausgestaltet und weist an den zwei Enden Rastmittel 2.4 auf. Die Enden können bevorzugt flexibel oder starr ausgebildet sein. Stanzgitter 3 weist im Bereich von Öffnung 3.1 einander gegenüberliegende, aus der Ebene des Standgitters 3 herausragende, flexible oder starre Klemmmittel 3.2 auf, welche einen flächigen Kontaktbereich zur Kontaktierung von Stanzgitter 3 mit Anschlusskontakt 2 bereitstellen. Die Klemmmittel sind vorzugsweise mittels Umformung, insbesondere biegen, eines Bestandteils des Stanzgitters realisiert oder mittels Fügen entsprechender Elemente an das Stanzgitter 3. Die Rastmittel 2.4 sind im montierten Zustand, um die nicht durch Einfassung 4 eingefassten Enden der Klemmmittel 3.2 gerastet. Alternativ können zum Einrasten der Rastmittel 2.4 auch Rastöffnungen in den Klemmmitteln 3.2 vorgesehen sein. - Ausführungsformen von Kontaktanordnung 1 mit beispielsgemäßen Bemaßungen sind in den Teilfiguren a) und b) von
Figur 2 gezeigt, wobei diese sich durch eine unterschiedlich breite Ausbildung des bogenförmigen Klemmabschnitts 2.3 im Verbindungsbereich der Kontaktfedern 2.1 unterscheiden, wodurch - alternativ zu einer Wahl entsprechend verschiedener Werkstoffe - unter Anderem die Flexibilität der Enden des Klemmabschnitts 2.3 variabel gestaltet werden kann. Bevorzugt ist Anschlusskontakt 2 in der Weise gestaltet, dass Klemmkräfte möglichst geringe Auswirkungen auf den durch Einsteckschlitz 2.2 definierten Abstand der Kontaktfedern 2.1 haben, sonst könnte sich nach einer Montage von Anschlusskontakt 2 beispielsweise ein vergrößerter Abstand ergeben und gegebenenfalls die elektrische Verbindung zu dem in Einsteckschlitz 2.2 einzubringenden Messerkontakt nachteilig beeinflussen. Das Ausführungsbeispiel gemäßFig. 2 b) bietet aufgrund der breiteren Gestaltung des Klemmabschnitts 2.3 im Verbindungsbereich der Kontaktfedern 2.1 eine verbesserte Steifheit gegenüber Verformungen dieser Art im Vergleich zum Ausführungsbeispiel derFig. 2 a) . Weitere Möglichkeit zur Sicherstellung eines Einsteckschlitzes 2.2 mit den erwarteten Abmessungen im montierten Zustand sind beispielsweise eine Auslegung des Einsteckschlitzes 2.2 mit geringerem Abstand der Kontaktfedern 2.1 im nicht montierten Zustand, sodass sich nach der Montage der erwartete Abstand in Folge der Klemmkräfte ergibt, oder eine dickere Materialstärke und/oder zusammenfügen bzw. gruppieren mehrerer Anschlusskontakte 2, wobei dies zu höheren Herstellungskosten führen kann. - Eine weitere bevorzugte Ausführungsform von Anschlusskontakt 2 ist in
Fig. 2 c) gezeigt, wobei diese in vorteilhafter Weise besonders geringe mechanische Belastungen auf die Kontaktfedern 2.1 bzw. den Klemmabschnitt 2.3 ermöglicht, wodurch sich vergleichsweise wenig Auswirkungen auf Einsteckschlitz 2.2 ergeben. Diese geringere Kraftübertragung ergibt sich insbesondere aus den seitlich angeordneten Aussparungen 2.5 beim Übergang von den Kontaktfedern 2.1 zum Klemmabschnitt 2.3. - In
Fig. 3 ist eine beispielsgemäße Ausführungsform von Stanzgitter 3 mit Bemaßungen in einer Vorder-, Drauf- und Seitenansicht dargestellt, bei dem in einem nicht montierten Zustand von Anschlusskontakt 2 für Öffnungswinkel α der Klemmmittel 3.2 etwa 50° vorgesehen sind. Öffnung 3.1 ist rechteckig ausgestaltet, wie der Draufsicht entnommen werden kann. Die beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weisen ebene Klemmmittel 3.2 auf, wobei alternative Geometrien, wie beispielsweise Abrundungen, Wellenformen oder Rippen möglich sind. An den Enden der Klemmmittel 3.2 sind gemäß des inFig. 3 gezeigten Stanzgitters 3 Ausformungen vorgesehen, welche ein Einrasten der Rastmittel 2.4 von Anschlusskontakt 2 unterstützen können. - Dem Beispiel der
Fig. 4 entsprechend beträgt der Öffnungswinkel α der Klemmmittel 3.2 im montierten Zustand von Anschlusskontakt 2 etwa 30°. Der Winkel β der den Klemmmitteln 3.2 zugewandten Seiten der Enden von Klemmabschnitt 2.3 beträgt zur Bildung eines möglichst großen Kontaktbereichs A dementsprechend ebenfalls etwa 30°. Insbesondere durch Vorgabe der Winkel sowie der Flexibilität bzw. Starrheit der Klemmmittel 3.2 und der Enden des Klemmabschnitts 2.3 können die Kontaktbereiche A sowie Klemmkräfte an jeweilige Applikationen angepasst werden. Beispielsweise ergibt sich für eine Kontaktanordnung 1, welche vier Anschlusskontakte 2 umfasst, theoretisch insgesamt eine Kontaktfläche von: - Die
Fig. 5 zeigt die Vorgehensweise zum Einbringen von Anschlusskontakt 2 in Stanzgitter 3, wobei in dem nicht montierten Zustand Öffnungswinkel α der Klemmmittel 3.2 beispielsgemäß 50° und nach dem Einbringen von Anschlusskontakt 2 30° beträgt. Während des Einschiebens von Anschlusskontakt 2 werden die Klemmmittel 3.2 durch die Enden bzw. zunächst durch die Rastmittel 2.4 von Klemmabschnitt 2.3 geöffnet und durch das Einrasten der Rastmittel 2.4 in die Kontaktierungsposition geführt, welche einen schmaleren Öffnungswinkel α im Vergleich zum ursprünglichen Öffnungswinkel aufweist. Durch die Rastmittel 2.4 wird verhindert, dass Anschlusskontakt 2 axial entgegen der Einschubrichtung aus der Klemmung herausgezogen werden kann bzw. durch die Klemmkräfte herausgeschoben wird. Ein übermäßig tiefes Einschieben wird durch die Klemmkräfte sowie Einfassung 4 verhindert. Dadurch, dass die Rastmittel nicht unmittelbar in Vertiefung 4.1 von Einfassung 4 aufliegen, wird durch die erhaltene Bewegungsfreiheit in vorteilhafter Weise eine Toleranz gegenüber Vibrationen ermöglicht. Eine Entnahme von Anschlusskontakt 2 kann beispielsweise mittels eines dafür vorgesehenen Werkzeugs erfolgen, welches die Klemmmittel 3.2 von Stanzgitter 3 über die Rastmittel 2.4 von Anschlusskontakt 2 hinaus beabstandet und in dieser Weise während der Entnahme von Anschlusskontakt 2 verbleiben kann. Im Falle eines Verrückens von Anschlusskontakt 2 in Einschubrichtung beispielsweise in Folge von Vibrationen erfolgt durch den entgegen der Einschubrichtung gerichteten Anteil der Klemmkräfte eine selbsttätige Rückpositionierung. Ein durch die Kontaktanordnung 1 erzeugter elektrischer Kontakt bleibt somit auch bei mechanischen Erschütterungen bestehen. - In
Fig. 6 a) und b) sind alternative Ausführungsformen von Kontaktanordnung 1 mit jeweils einer Vielzahl gruppierter Anschlusskontakte 2 dargestellt. Entsprechend der Ausführungsform derFig. 6 a) weisen dabei lediglich die äußersten Anschlusskontakte 2 Rastmittel 2.4 auf. Alternativ können auch sämtliche Anschlusskontakte 2 Rastmittel 2.4 aufweisen, wie inFig. 6 b) dargestellt, oder es werden Anschlusskontakte 2 mit und ohne Rastmittel 2.4 in von den gezeigten Varianten abweichender Weise angeordnet. - Weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 bzw. des Anschlusskontakts 2 und Stanzgitters 3 sind in den
Figuren 7 ,8 und9 dargestellt. Einfassung 4 ist in diesen Figuren nicht abgebildet, kann jedoch in vergleichbarer Weise vorgesehen sein. Durch diese Ausführungsformen werden zusätzlich Freiheitsgrade gewonnen, wodurch insbesondere eine erhöhte Kompensation von Toleranzen bei der Montage und mechanischen Toleranzen möglich ist und unbeabsichtigte mechanische Spannungen auf die oder verursacht durch die Kontaktanordnung 1 vermieden werden können. Der Montagevorgang kann zudem unter einem vom Soll-Winkel abweichenden Winkel erfolgen. Toleranzen können entsprechend auch größer ausfallen und somit Kosten eingespart werden. Auch im montierten Zustand bleibt eine Anpassungsfähigkeit erhalten, wodurch die elektrische Kontaktierung bei sich ändernden Umgebungsbedingungen nicht beeinträchtigt wird. Die Freiheitsgrade erlauben ebenfalls im montierten Zustand verstellbare Funktionseinheiten, wie z.B. Multimedia-Displays, welche veränderliche Ausrichtungen ermöglichen. - Anschlusskontakt 2 weist entsprechend den Ausführungsformen der
Fig. 7 ,8 und9 einen Klemmabschnitt 2.3 auf, welcher im Bereich der mit den Klemmmitteln 3.2 zu bildenden Kontaktfläche bogenförmig ausgestaltet ist, wie inFig. 7 a) abgebildet. Dementsprechend sind auch die Klemmmittel 3.2 von Stanzgitter 3 in dem für die Kontaktfläche vorgesehenen Bereich, im Schnitt, bogenförmig, wie es in den unterschiedlichen Perspektiven sowie perspektivischen Schnittdarstellungen derFig. 7 b) abgebildet ist. Bevorzugt entspricht die Formgebung der für die Kontaktfläche vorgesehenen Oberfläche der Klemmmittel 2.3 dabei einer Kugelkalotte, kann jedoch auch davon abweichende Formen annehmen. - Die
Fig. 8 zeigt einen gruppierten Anschlusskontakt, welcher eine Vielzahl einzelner Anschlusskontakte 2 umfasst, wie es bereits für die Ausführungsform derFig. 6 beschrieben wurde. Die Ausführungsform gemäßFigur 8 ist bevorzugt in der Weise ausgestaltet, dass sich in Verbindung mit dem Stanzgitter 3, wie in denFiguren 7 und9 gezeigt, eine im Wesentlichen globoidale Kontaktfläche A ergibt. -
Fig. 9 zeigt in den Teilfiguren a), b) und c) entsprechend dieser Ausführungsform von Kontaktanordnung 1 vorliegende Freiheitsgrade am Beispiel eines gruppierten Anschlusskontakts, welcher aus einer Vielzahl einzelner Anschlusskontakte 2 zusammengesetzt ist, wobei durch die Klemmkräfte der der Klemmmittel 3.2 und/oder des Klemmabschnitts 2.3 eine selbsttätige Rückstellung des gruppierten Anschlusskontakts in eine Sollposition, wie für die bereits beschriebenen Ausführungsbeispiele, realisierbar ist. Beispielhaft sind in den Teilfiguren mögliche Winkelfreiheitsgrade dargestellt. Die Teilfigur a) derFig. 9 zeig eine Verkippung von Anschlusskontakt 2 bezüglich der Sollposition in einer zum Anschlusskontakt 2 parallelen und bezüglich Stanzgitter 3 senkrechten Ebene, um einen Winkel von ca. 2°. InFig. 9 b) ist eine Neigung von Anschlusskontakt 2 um etwa 6° in einer zum Anschlusskontakt 2 und zum Stanzgitter 3 senkrechten Ebene und inFig. 9 c) ist einer Verdrehung von Anschlusskontakt 2 bezogen auf Stanzgitter 3 in einer zu Stanzgitter 3 parallelen und Anschlusskontakt 2 senkrechten Ebene gezeigt. Die gezeigten Abweichungen von der Sollposition können auch gemeinsam auftreten. - Weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 bzw. des Anschlusskontakts 2 und Stanzgitters 3 sind in den
Figuren 10 bis 13 dargestellt. Mittels dieser Ausführungsform kann insbesondere die Bewegungsfreiheit parallel zur Einsteckrichtung weiter vergrößert werden, wodurch eine Verbesserung der Kompensation von Vibrationen oder mechanischen Stößen erzielt werden kann. Zudem ist eine unmittelbare elektrische Kontaktierung an eine Leiterplatte möglich. - In der Teilfigur a) von
Fig. 10 ist Anschlusskontakt 2 und in der Teilfigur b) Stanzgitter 3 in unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen abgebildet. Im Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen weist Anschlusskontakt 2 einen im Wesentlichen pinzettenförmigen Grundkörper auf, welcher ebenso zwei Klemmfedern 2.1 mit einem dazwischenliegenden Schlitz 2.2 und einen Klemmabschnitt 2.3 aufweist, wobei die Klemmfedern 2.1 in einem dem Klemmabschnitt 2.3 abgewandten Teil des Anschlusskontakts 2 einstückig miteinander und, wie inFig. 12 abgebildet, zum Einstecken beispielsweise in eine Einstecköffnung einer Leiterplatte 5 ausgestaltet sind. Somit lässt sich der Anschlusskontakt 2 in kostengünstiger Weise beispielsweise aus einem umgeformten Stanzstreifen fertigen. Im in der Leiterplatte 5 eingesteckten Bereich von Anschlusskontakt 2 weist dieser vorzugsweise entsprechende Ausformungen 2.6 zur Fixierung innerhalb der Leiterplattenöffnung und Vermeidung von Abriebpartikeln auf. Alternativ kann auf derlei Ausformung auch verzichtet werden. Klemmabschnitt 2.3 weist eine im Wesentlichen rautenförmige Form auf, wobei diese auf der einen Seite in die Klemmfedern 2.1 mit entsprechender Schlitzöffnung übergeht und auf der gegenüberliegenden Seite nicht einstückig ineinander über geht. Der Klemmabschnitt 2.3 umfasst bevorzugt die Rastmittel 2.4, welche entsprechend dieses Beispiels als Vertiefungen realisiert und zum Einrasten der Klemmmittel 3.2 vorgesehen sind, wie in derFig. 11 am montierten Zustand der Kontaktanordnung 1 gezeigt ist. Es können alternativ auch davon abweichende Rastausformungen vorgesehen sein. Die Klemmmittel 3.2 von Stanzgitter 3 weisen entsprechend dieses Ausführungsbeispiels ebene Flächen auf, wobei Winkel α im nicht montierten Zustand beispielsgemäß etwa 70° beträgt. Die Klemmmittel 3.2 sind insbesondere zur Realisierung einer definierten Kontaktfläche A und verbesserten mechanischen Fixierung an den Enden bevorzugt umgebogen. Durch diese Umformung kann die Kontaktfläche A angepasst bzw. vergrößert werden. Alternativ kann diese Umformung in anderer Weise umgesetzt sein oder gänzlich darauf verzichtet werden. - Anhand der in den
Figuren 13 und 14 dargestellten Positionen von Anschlusskontakt 2 bezogen auf Stanzgitter 3 wird nachfolgend der Montageprozess von Kontaktanordnung 1 beschrieben. Beim Einschieben von Anschlusskontakt 2 in Öffnung 3.1 erfolgt entsprechend Position I. ein erstes Kontaktieren des Anschlusskontakts 2 und der Klemmmittel 3.2, wobei durch den Klemmabschnitt 2.3 und/oder die Klemmmittel 3.2 noch keine durch deren elastische Verformung hervorgerufenen Rückstellkräfte wirken. Bei weiterem Einschieben von Anschlusskontakt 2 in negativer z-Richtung, werden die Klemmmittel 3.2 durch Klemmabschnitt 2.3 bis zum Erreichen der breitesten Stelle von diesem geöffnet, Winkel α also kleiner. Im Verlauf dieses Vorgangs berührt Klemmabschnitt 2.3 den Boden von Einfassung 4, wodurch, bei weiterer Kraftausübung auf Anschlusskontakt 2 in negativer z-Richtung, die rautenförmige Grundform gestaucht und deren breiteste Stelle entsprechend verbreitert wird. Nach Passieren dieser breitesten Stelle durch die Klemmmittel 3.2 bewegen sich diese aufgrund der Rückstellkräfte wieder in Richtung der relaxierten Position und der Winkel α wird wieder größer (Pos. II.). Anschließend kann durch eine weitere Bewegung in negativer z-Richtung und somit Stauchung von Klemmabschnitt 2.3 ein Einrasten der Klemmmittel 3.2 in den Vertiefungen 2.4 von Anschlusskontakt 2 bewirkt werden, wie es gemäß Position III. gezeigt ist. In dieser Position entspricht der Winkel α dem im nichtmontierten Zustand. - Entfällt nun die in negativer z-Richtung wirkende Einpresskraft wirken die elastischen Rückstellkräfte des gestauchten Klemmabschnitts 2.3 in positiver z-Richtung, bis durch die in die Vertiefungen 2.7 einrastenden Klemmmittel 3.2, welche dadurch ebenfalls in positiver z-Richtung elastisch verformt werden, wodurch Winkel α vergrößert wird, eine weitere Bewegung verhindert wird, wenn die Rückstellkräfte der Klemmmittel 3.2 und des Klemmabschnitts 2.3 im Gleichgewicht sind. Die solchermaßen erreichte Position IV. stellt die Soll-Position von Anschlusskontakt 2 bezüglich Stanzgitter 3 bzw. die gewünschte Kontaktierungsposition dar. Die den Anschlusskontakt 2 in dieser Position beweglich fixierenden Klemmkräfte resultieren aus den Rückstellkräften, wobei diese ebenfalls in der Weise wirken, dass ein selbsttätige Rückpositionierung in die Soll-Position erfolgen kann, falls mechanische Stöße oder Vibrationen auftreten.
- Eine weitere Bewegung des Anschlusskontakts 2 in negativer z-Richtung, insbesondere beim Einbringen in Öffnung 3.1 von Stanzgitter 3, wird durch das geschlossene Ende von Vertiefung 4.1 von Einfassung 4 verhindert, wie in für Pos. V von
Figur 13 gezeigt. - Die
Fig. 14 zeigt ein beispielhaftes Kraft-Weg-Diagramm der Kontaktanordnung 1 am Beispiel der Ausführungsform gemäßFig. 11 . Ausgehend von der Nominalposition von Anschlusskontakt 2 im Schnittpunkt der Achse der Auslenkung in z-Richtung (Ordinate) und der Achse der aufzubringenden Kraft F (Abszisse), ist bei weiterem Einpressen von Anschlusskontakt 2 in Vertiefung 4.1 (neg. z-Richtung) eine wachsende Kraft gegen die federnden Klemmabschnitte 2.3 von Anschlusskontakt 2.3 aufzubringen, wie aus Position V. derFig. 13 auch nachvollziehbar ist. Bei Kraftwirkung auf Anschlusskontakt 2 in positiver z-Richtung entsteht ebenfalls eine anwachsende, der Entnahme entgegenwirkende Kraft, sodass zumindest ein selbsttätiges Herausfallen verhindert wird. - Anhand der
Figuren 15 und16 wird nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren zur Realisierung der Einfassung 4 beschrieben, welche zur mechanischen Fixierung von Kontaktanordnung 1 und beispielsweise zur Separierung von Arbeitsbereichen unterschiedlicher Reinheitsklassen innerhalb einer elektronischen Vorrichtung. Dies kann z.B. die Abtrennung eines Bereichs einer Versorgungselektronik von einem Bereich eines elektrischen Verbrauchers sein. Die Versorgungselektronik befindet sich dabei zweckmäßigerweise in einem zumindest teilweise durch die Einfassung separierten Bereich eines Gehäuses der elektronischen Vorrichtung - insbesondere eines Kraftfahrzeugs - und der elektrische Verbraucher in einem anderen Bereich des Gehäuses oder der elektronischen Vorrichtung.Fig. 15 zeigt verschiedene Schnittdarstellungen eines Ausführungsbeispiels der Spritzgussanordnung, wobei der Übersichtlichkeit halber - abgesehen von Formteil 10 - auf die Darstellung des Spritzgusswerkzeugs verzichtet wurde. - Entsprechend des Verfahrens wird Stanzgitter 3 zur Realisierung von Einfassung 4 zweckmäßigerweise mittels eines geeigneten Materials, z.B. Kunststoff, in einem Spritzgussverfahren umspritzt, wobei wenigstens ein Formteil 10 zur Erzeugung von Vertiefung 4.1 vorgesehen ist, welches in die bevorzugt mittels eines vorausgehenden Prozessschrittes, z.B. eines Stanzverfahrens, erzeugte Öffnung 3.1 eingebracht wird. Bei diesem Vorgang werden die Klemmmittel 3.2 gemäß der beschriebenen Ausführungsform durch Formteil 10 in eine elastisch verformte und bzgl. des festgelegten Winkels α für den nicht montierten Zustand reversible Auslenkung von etwa 90° gebracht. Vorzugsweise fixieren die vorliegenden Klemmkräfte der Klemmmittel 3.2 auf Formteil 10 Stanzgitter 3 während des Spritzgussprozesses in dieser Position. Formteil 10 ragt vorzugsweise über die Enden der Klemmmittel 3.2 hinaus, wodurch später insbesondere das Einrasten der Rastmittel 2.4 bzw. des Klemmabschnitts 2.3 ermöglicht werden kann. Anschließend wird das Spritzgussmaterial in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt. Nach dem Abkühlen von Einfassung 4 kann das Spritzgusswerkzeug und Formteil 10 entfernt werden, wobei die Klemmmittel 3.2 die ursprüngliche Auslenkung wieder einnehmen. Eine Fertigung weiterer Spritzgussteile zur Separierung der Arbeitsbereiche ist somit in vorteilhafter Weise nicht notwendig. Eine bevorzugte Ausführungsform von Formteil 10 ist in
Fig. 16 dargestellt. Entsprechend dieses Beispiels sind mehrere Distanzhalter 10.1 zur Auflage auf Stanzgitter 3 vorgesehen, mittels welchen die relative Position von Formteil 10 zu Stanzgitter 3 und die Dicke des das Stanzgitter 3 abdeckenden Materials in verbesserter Weise vorgegeben werden kann. Auf der gegenüberliegenden Seite des Stanzgitters können ebenfalls Distanzhalter (nicht dargestellt) vorgesehen werden, wodurch eine Positionierung des Stanzgitters in dem Spritzgusswerkzeug weiter verbessert werden kann und somit im Besonderen die resultierenden Wanddicken von Einfassung 4 geringere Toleranzen aufweisen. Beispielsweise kann durch einen größeren Abstand der Distanzhalter 10.1 eine verbesserte parallele Ausrichtung von Formteil 10 zu Stanzgitter 3 erreicht werden. Um im zur Vertiefung 4.1 abgewandten Bereich von Stanzgitter 3, beim Übergang zum in Öffnung 3.1 einzuführenden Teil von Formteil 10 eine einen von nicht durch Einfassung 4 eingefassten Bereich vorzusehen, ist, entsprechend des in denFiguren 15 und16 dargestellten Beispiels des Formteils 10, Sockel 10.2 vorgesehen. - An der Berührungsfläche der Klemmmittel 3.2 zu Einfassung 4 kann es im Anschluss an die Entnahme von Formteil 10 zu Adhäsionskräften und in Folge dessen, zu einem haften bleiben der Klemmmittel 3.2 bzw. einem Ausbrechen von Partikeln von Einfassung 4 kommen. Dies kann zweckmäßigerweise durch entsprechende Präparation der Klemmmittel 3.2 mit einem adhäsionssenkenden Mittel, sogenannte Formtrennmittel, vermieden werden. Ebenfalls ermöglich eine Optimierung der Parameter, wie beispielsweise der Materialen und/oder Geometrien, eine Reduzierung oder Vermeidung der Adhäsionskräfte.
- Beispielsweise ergibt sich für die beschriebene Ausführungsform, bei Verwendung von CUSn015 als Material für das Stanzgitter. Die durch die Klemmmittel 3.2 ausgeübte Kraft kann insbesondere durch den Radius beim Übergang zum restlichen Stanzgitter 3 beeinflusst werden. Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Kraft zum Fixieren der Position des Stanzgitters 3 relativ zu Formteil 10 etwa 370 N. Der durch die elastischen Rückstellkräfte der Klemmmittel 3.2 hervorgerufene Anpressdruck je Klemmmittel an Formteil 10 beträgt somit 370 N/33 mm2 (11 MPa bzw. 110 Bar), wobei die 33 mm2 einer beispielsgemäßen Fläche eines Klemmmittels entsprechen.
- Durch diesen Anpressdruck der Klemmmittel 3.2 an Formteil 10 wird während des Einspritzens ein Eindringen von Spritzgussmaterial zwischen diese vermieden. Zur Erhöhung dieses Drucks befinden sich bevorzugte Punkte zum Einspritzen des Spritzgussmaterials senkrecht zu den Flächen der auf 90° ausgelenkten Klemmmittel 3.2, wie sie in
Fig. 15 durch Dreiecke dargestellt sind, wobei sich der Anpressdruck somit durch den Einspritzdruck im Verlaufe des Spritzgießens verändern lässt. Unter Verwendung von Ultradur B4030 G6 (PBT GF30 von BASF) als Spritzgusswerkstoff wird für die beschriebene Anordnung der Einspritzpunkte vorzugsweise ein Einspritzdruck im Bereich zwischen etwa 250 Bar bis etwa 1800 Bar, insbesondere 253 Bar, verwendet. Der Differenzdruck zwischen Einspritzseite und Formteilseite beträgt damit beispielhaft 253 Bar - 1 Bar (Atmosphärendruck). In Summe mit dem weiter oben berechneten Anpressdruck von 110 Bar, welcher durch die elastischen Rückstellkräfte hervorgerufen werden, erhält man während des Einspritzens einen Gesamtdruck von etwa 362 Bar an jedem Klemmmittel 3.2, was jeweils einer Kraft von ca. 1217 kN entspricht.
Claims (15)
- Kontaktanordnung (1) zur elektrischen Kontaktierung, umfassend wenigstens ein Stanzgitter (3) und einen Anschlusskontakt (2) zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktanordnung (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter (3) eine Öffnung (3.1) zum Einstecken des Anschlusskontakts (2) und aus einer Öffnungsebene herausragende Klemmmittel (3.2) aufweist, wobei ein Klemmabschnitt (2.3) des Anschlusskontakts (2) zumindest teilweise in die Öffnung (3.1) einsteckbar und mittels der Klemmmittel (3.2) unter Bildung einer elektrisch leitfähigen Kontaktfläche (A) mechanisch fixierbar ist.
- Kontaktanordnung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmmittel (3.2) zur Bildung der mechanischen Fixierung bei eingestecktem Anschlusskontakt (2) mittels einer elastischen Rückstellkraft auf den Klemmabschnitt (2.3) einwirken.
- Kontaktanordnung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmmittel (3.2) einander derart gegenüberliegend angeordnet sind, dass sich entgegengesetzte Wirkrichtungen der elastischen Rückstellkräfte ergeben.
- Kontaktanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt (2.3) mindestens zwei unter einem Öffnungswinkel (β) einander entgegengesetzt ausgerichtete Flächen zum Verbinden mit den Klemmmitteln (3.2) des Stanzgitters (3) und Bildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung aufweist.
- Kontaktanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmmittel (3.2) einander gegenüberliegend mit einem Öffnungswinkel (α) zueinander angeordnet sind, welcher zur Bildung der elastischen Rückstellkräfte der Klemmmittel (3.2) bei eingestecktem Anschlusskontakt (2) einen anderen - insbesondere geringeren - Wert aufweist, als bei nicht eingestecktem Anschlusskontakt (2).
- Kontaktanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskontakt (2) zur Aufnahme eines Messerkontakts ausgebildet ist, der zwei durch einen Einsteckschlitz (2.2) beabstandete Kontaktfedern (2.1) aufweist, die in einem Klemmabschnitt (2.3) einstückig miteinander sind, oder dass der Anschlusskontakt (2) zum Einpressen in eine Kontaktierungsöffnung ausgebildet ist.
- Kontaktanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt (2.3) Rastmittel (2.4) aufweist, welche an den Klemmmitteln (3.2) in der Weise einrastbar sind, dass eine Bewegung des Anschlusskontakts (2) in wenigstens eine Bewegungsrichtung, insbesondere entgegen einer Einschubrichtung des Anschlusskontakts (2), verhindert wird.
- Kontaktanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmmittel (3.2) umgeformte Bestandteile des Stanzgitters (3) und mit diesem einstückig sind.
- Kontaktanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt (2.3) in Bereichen zur Bildung der Kontaktflächen eben oder bogenförmig ausgebildet ist.
- Kontaktanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter (3) mittels einer Einfassung (4) eingefasst ist, welche eine Vertiefung (4.1) zur zumindest teilweisen Aufnahme der Klemmmittel (3.2) und des Klemmabschnitts (2.3) aufweist.
- Anschlusskontakt (2) zum Verbinden mit einem Stanzgitter (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt (2.3) mindestens zwei einander entgegengesetzt ausgerichtete Flächen zum Verbinden mit Klemmmitteln (3.2) eines Stanzgitters (3) und Bildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung aufweist.
- Anschlusskontakt (2) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt (2.3) Rastmittel (2.4) zum Einrasten an den Klemmmitteln (3.2) des Stanzgitters (3) aufweist.
- Elektronische Vorrichtung, umfassend eine Kontaktanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kontaktanordnung zumindest teilweise mittels einer Einfassung (4) eingefasst ist.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfassung (4) innerhalb der elektronischen Vorrichtung unterschiedliche Arbeitsbereiche, insbesondere einen Bereich einer Versorgungselektronik von einem Bereich eines elektrischen Verbrauchers, separiert.
- Verfahren zur Herstellung einer Einfassung der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 bzw. 13 oder 14, bei welchem ein Formteil (10) zur Bildung einer die Kontaktanordnung (1) zumindest teilweise aufnehmenden Vertiefung (4.1) zumindest teilweise in eine Öffnung (3.1) eines Stanzgitters (3) eingebracht wird, wobei durch das Stanzgitter (3) umfasste Klemmmittel (3.2) durch das Formteil (10) in Einbringrichtung ausgelenkt werden und aufgrund deren elastischer Rückstellkräfte eine Klemmkraft in der Weise auf das Formteil (10) ausgeübt wird, dass das Stanzgitter (3) bezüglich des Formteils (10) mechanisch fixiert ist, und anschließend ein Spritzgusswerkstoff in ein das Stanzgitter (3) zumindest teilweise umfassendes Spritzgusswerkzeug eingespritzt wird.
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