EP3844847A1 - Steckverbinder mit komponenten aus verbessertem material mit wenig blei, bevorzugt auf basis von kupfer - Google Patents

Steckverbinder mit komponenten aus verbessertem material mit wenig blei, bevorzugt auf basis von kupfer

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Publication number
EP3844847A1
EP3844847A1 EP19762307.7A EP19762307A EP3844847A1 EP 3844847 A1 EP3844847 A1 EP 3844847A1 EP 19762307 A EP19762307 A EP 19762307A EP 3844847 A1 EP3844847 A1 EP 3844847A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact element
percent
weight
copper
lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19762307.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Nass
Martin Schmidt
Marc SCHLETH
Christa Wellmann
Alexander ELLERMANN
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Harting Electric Stiftung and Co KG
Original Assignee
Harting Electric GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=63678951&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP3844847(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Harting Electric GmbH and Co KG filed Critical Harting Electric GmbH and Co KG
Publication of EP3844847A1 publication Critical patent/EP3844847A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01R4/18—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping
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    • H01R43/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing contact members, e.g. by punching and by bending

Definitions

  • the invention relates to a connector according to the preamble of independent claim 1.
  • Such connectors and mating connectors are used to establish an electrical and mechanical connection between two electrical lines or an electrical line and a device, in particular in an industrial environment.
  • Connectors are mainly used for electrical contact elements.
  • the contact elements are required to establish an electrical connection between an electrical conductor, in particular a stranded conductor, and a connection end of a pin or socket contact.
  • connection technology of the crimp is often selected for connecting stranded conductors to an electrical contact element.
  • the contact elements therefore have an axial bore at their conductor connection end, into which the stripped end of the stranded conductor is inserted and crimped.
  • connection technology can also be selected for connecting stranded conductors to an electrical contact element.
  • the connector housing is manufactured using cutting technology.
  • DE 10 2014 104 406 A1 shows a contact element which is made of solid material in a turning process. So-called rotary transfer machines are used as production machines, in particular for contact elements, as are described, for example, in WO 99/43464 A2. Manufacturing machines of this type have a plurality of workstations which are passed through in succession by a workpiece or a blank.
  • Lead is one of the most toxic heavy metals. If lead gets into the environment, it can cause serious damage. For ecological reasons, it is therefore sensible to largely do without lead.
  • the object of the invention is to provide a connector which conforms to EU directives and
  • the connector according to the invention consists of at least one connector housing and at least one electrical one
  • the connector usually several elements
  • the geometry of the contact elements is adapted to their respective task. According to the invention it is provided that
  • Connector housing and / or the electrical contact element has a lead content of less than 0.1 percent by weight ( ⁇ 0.1 percent by weight) or
  • Such a connector is considered to be particularly environmentally friendly.
  • the connector housing and / or the electrical contact element therefore consist of copper or a copper alloy, the lead content of which is ⁇ 0.1 percent by weight, the connector housing and / or the electrical contact element having a tensile strength Rm> 300 MPa and an elongation at break A1 1, 3> 5% has or have.
  • the tensile strength is one of several strength parameters of a material, the maximum mechanical tensile stress that the material can withstand. It is mostly derived from the results of the tensile test calculated as the maximum tensile force Fmax based on the original cross-section AO of the standardized tensile test.
  • the elongation at break A is a characteristic of materials science, which indicates the permanent extension of the tensile test after the break, based on the initial measuring length. It characterizes the
  • Deformability (or ductility) of a material and, depending on the characteristic mechanical behavior of the material types, can be defined differently and can also be labeled with different symbols.
  • the initial measuring length LO is determined by measuring marks on the tensile test before the tensile test.
  • the connector housing or the electrical contact element or the connector housing and the electrical contact element consist of a copper-zinc alloy.
  • the connector housing and / or the electrical contact element preferably consists of
  • CuNiZn copper-nickel-zinc alloy
  • Zinc content from 20 percent by weight to 30 percent by weight or Copper or a low-alloy copper with additional components up to 3 percent by weight.
  • the respective border areas are included in the value areas.
  • Cu-ETP is an oxygen-containing (tough-polarized) copper produced by electrolytic refining, which has a very high conductivity for heat and electricity (in the soft state min. 57 m W-1 / mm2).
  • the substances preferably contain a lead-free admixture. This improves the machining processing of the aforementioned substances.
  • the lead-free admixture preferably makes up a proportion of 0.5 to 1.5 percent by weight. It is particularly advantageous if the lead-free admixture is less than or equal to 1 percent by weight. It is particularly advantageous if the lead-free admixture contains Fe and / or Sn and / or Si and / or Ni.
  • the contact elements and metallic connector housings and their geometries currently in the FIARTING Technology Group's product portfolio can be realized with the aforementioned materials. Different geometries can be used, for example different fabrics can be realized.
  • the contact elements and / or connector housings are realized in particular using the turning technology (turning method). Turning, in the context of the present document also called turning process or turning process, together with drilling, milling and grinding, is one of the most important manufacturing processes in cutting technology. As with all of these processes, chips are cut from a workpiece to create the desired shape. When turning, the workpiece - the turned part - rotates around its own axis, while the tool - the turning tool - travels the contour to be created on the workpiece. The corresponding machine tool is a lathe.
  • the electrical contact element is usually made from solid material.
  • the turning technology on curve or CNC controlled machines is used.
  • connection area of the contact element are also cutting
  • the contact area of the contact element can be designed both as a pin contact or as a socket contact.
  • the connection area is designed, for example, as a crimp connection, in particular to
  • the crimp connection is realized in particular by a drilling process on the contact element.
  • connection area introduced.
  • the hollow cylinder is slotted in the axial direction and is thus opened laterally.
  • a force is exerted on the outer surface of the slotted hollow cylinder, so that the opposite slit edges are bent inwards and rolled up. Im permanently deformed
  • the connection area of the contact element is now the compressed strands of the conductor cable.
  • the contact element can be made, for example, from a blank that passes through at least 8 workstations on the production machine in a production cycle. In these at least 8 workstations, the following manufacturing steps are carried out on the blank, which in total result in a finished contact element:
  • the blank from which the contact element is made has a connection area and a plug area.
  • the connection area is used later for connecting an electrical conductor to the contact element.
  • the plug-in area is used for electrical contact with a
  • Hole represents the opening of the contact element for the
  • c) optionally provide the blank in the connection area with an axial slot and another slot perpendicular to it.
  • Hole represents the opening of the contact element for the
  • c) optionally provide the blank in the connection area with an axial slot and another slot perpendicular to it.
  • the contact element according to the invention is advantageously provided with an outer coating, for example in order to optimize the electrical conductivity or the current carrying capacity of the contact element.
  • an outer coating for example in order to optimize the electrical conductivity or the current carrying capacity of the contact element.
  • This can be, for example, a silver-tungsten alloy, which is used in particular in an electroless galvanic
  • the layer thickness of the deposited silver-tungsten alloy can be from 0.05 to 0.5 micrometer inclusive, preferably from 0.05 to 0.3 micrometer inclusive, the silver-tungsten alloy deposited in the electroless method having a layer thickness of 0.25 pm one
  • Silver alloy coating can be provided. The thickness of the silver alloy coating
  • the deposited silver or silver alloy coating, including the carbon nanoparticles is from 0.05 to 7.0 micrometers inclusive, but preferably from 0.1 to 3.0 micrometers inclusive.
  • 1 is a perspective view of a pin contact
  • FIG. 2 is a perspective view of a socket contact
  • Fig. 3 is a perspective view of a variant of the
  • Fig. 4 is a perspective view of a variant of the
  • Fig. 5 is a perspective view of a
  • the FIARTING technology group provides on the Internet, in the so-called download center (https://www.harting.com/DE/de/downloadcenter)
  • Contact elements are shown, which can be produced, for example, with the materials mentioned above, in particular with the aid of cutting technology.
  • Figure 1 shows a perspective view of a pin contact.
  • the contact element 1 can be in a contact area 2 and
  • connection area 3 can be divided.
  • the contact area 2 is as
  • connection area 3 is formed by a hollow cylinder 3a, which contains an axial slot 4.
  • a ring element 5 is located between the contact and connection area.
  • An insulating body (not shown here), which is provided for receiving contact pins, contains a recess into which the ring element 5 of the contact pin can be inserted. As a result, the contact pin is held in the insulating body.
  • Figure 2 shows a perspective view of a
  • the contact area 2 is formed from a hollow cylinder, into which wedge-shaped slots 2c are made, so that individual spring arms 2b are formed. The end regions of the spring arms are bent inwards towards the plug-in mouth, so that a circular plug-in mouth is formed.
  • the ring element 5 here essentially has the diameter of the socket-shaped contact area 2.
  • FIG. 3 shows a further variant of the socket contact.
  • the same parts have the same reference numerals.
  • the connection area 3 of this socket contact has, in addition to the axial slot 4, a second slot 6 which is oriented essentially transversely to the axial slot 4.
  • FIG. 4 shows a further variant of a pin contact.
  • the contact pin has a U-profile 7.
  • a wedge-shaped slot 6 ' is made in the U-profile 7.
  • the flanks 7a of the U-profile are chamfered. In other embodiments, the flanks 7a can also be parallel or inclined inwards or outwards.
  • FIG. 5 shows a perspective view of a
  • FIG. 5 shows a perspective view of a
  • Connector housing 10 which can be produced from the above-mentioned lead-free materials. Again, it applies to the said
  • the connector housing 10 consists of a base body 100, which forms a plug side and a cable outlet side. On the plug side, the contact elements (not shown) form the plug face of the connector.
  • the contact elements can be pin or socket contacts, which are produced, for example, by the method presented above.
  • the base body 100 has a cable outlet side
  • integrated strain relief can be screwed on.
  • the locking element 200 is pushed onto a cylindrical extension of the base body 100 on the plug side.
  • An external thread 210 is provided at the end, via which the
  • Connector housing 10 can be connected to a mating connector and / or a device socket.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, bestehend aus einem Steckverbindergehäuse (10) und zumindest einem elektrischen Kontaktelement (1), wobei das Steckverbindergehäuse (10) und/oder das elektrische Kontaktelement (1) einen Bleianteil < 0,1 Gewichtsprozent aufweist/aufweisen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Erzeugung eines Kontaktelements aus einem Rohling mit einem Bleianteil < 0,1 Gewichtsprozent mit folgenden Verfahrensschritten: - Laden des Rohlings in eine Fertigungsmaschine - Erzeugung eines Stiftbereichs oder eines Buchsenbereichs zur elektrischen Kontaktierung mit einem anderen, gegenüberliegenden Kontaktelement - Erzeugung eines Fixierbereichs zur Fixierung des Kontaktelements in einem Isolierkörper - Erzeugung eines Crimpbereichs zum elektrischen Anschluss eines Leiters an das Kontaktelement bzw. eine Fertigstellung des Crimpbereichs, wenn am Rohling bereits Vorarbeiten an einer anderen Maschine erfolgt sind - Entladen des fertigen Kontaktelements aus der Fertigungsmaschine

Description

STECKVERBINDER MIT KOMPONENTEN AUS VERBESSERTEM MATERIAL MIT WENIG BLEI, BEVORZUGT AUF BASIS VON KUPFER
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem Steckverbinder nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
Derartige Steckverbinder und Gegensteckverbinder werden verwendet, um eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen zwei elektrischen Leitungen oder einer elektrischen Leitung und einem Gerät, insbesondere im industriellen Umfeld, herzustellen. In diesen
Steckverbindern werden vorwiegend elektrische Kontaktelemente eingesetzt. Die Kontaktelemente werden benötigt, um eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter, insbesondere einem Litzenleiter, und einem Anschlussende eines Stift- oder Buchsenkontakts herzustellen.
Zum Anschluss von Litzenleitern an ein elektrisches Kontaktelement wird häufig die Anschlusstechnik des Crimpens gewählt. Daher tragen die Kontaktelemente an ihrem Leiteranschlussende eine axiale Bohrung, in der das abisolierte Ende des Litzenleiters eingeführt und durch Crimpung festgequetscht wird. Als Anschlusstechnik können auch
Schraubanschlüsse, ein Käfigzugfederanschluss, die Press In-Technik sowie verschiedene Lötversionen vorgesehen sein. Stand der Technik
Die DE 20 2012 101 303 U1 zeigt einen Steckverbinder mit einem zylinderförmigen Steckverbindergehäuse. Das zylinderförmige
Steckverbindergehäuse wird mithilfe der Zerspantechnik hergestellt. Die DE 10 2014 104 406 A1 zeigt ein Kontaktelement, welches aus Vollmaterial in einem Drehverfahren hergestellt ist. Als Fertigungsmaschinen, insbesondere für Kontaktelemente, werden so genannte Rundtaktautomaten verwendet, wie sie beispielsweise in der WO 99/43464 A2 beschrieben sind. Derartige Fertigungsmaschinen verfügen über mehrere Arbeitsstationen, die von einem Werkstück beziehungsweise einem Rohling nacheinander durchlaufen werden.
Um die Bearbeitung, insbesondere in Bezug auf die spanabhebende Bearbeitung, des Materials zur Fierstellung eines Klemmkörpers zu verbessern, ist es üblich, den Werkstoff des Klemmkörpers mit Blei zu versehen. Das Steckverbindergehäuse der DE 20 2012 101 303 U1 und das Kontaktelement der DE 10 2014 104 406 A1 konnten bislang nur aus bleihaltigen Werkstoffen hergestellt werden. Diese Bleizusätze sind jedoch nachteilig, wenn es darum geht, die EU-Richtlinie für bleifreie Erzeugnisse (Stoffverbotsverordnung der Elektroindustrie oder die
Altfahrzeugverordnung) zu erfüllen.
Die heutigen Lösungen haben zur besseren Zerspanbarkeit einen
Bleianteil bis zu 4 Gewichtsprozent (Gew.-%). Die mechanischen und elektrischen Eigenschaften dieser Kontaktwerkstoffe sind etabliert. Daher müssen sich Alternativlösungen an diesen Eigenschaften orientieren.
Blei gehört zu den giftigsten Schwermetallen. Gelangt Blei in die Umwelt, kann es dort schwere Schäden anrichten. Daher ist es aus ökologischen Gründen sinnvoll weitestgehend auf Blei zu verzichten.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen Steckverbinder zur Verfügung zu stellen, welcher EU-Richtlinienkonform und
umweltverträglich ist und gleichzeitig eine gute Bearbeitbarkeit bei seiner Fierstellung aufweist. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Steckverbinder besteht zumindest aus einem Steckverbindergehäuse und zumindest einem elektrischen
Kontaktelement, wobei der Steckverbinder in der Regel mehrere
elektrische Kontaktelemente aufweist, die zur Übertragung hoher Ströme, aber auch zur schnellen Datenübertragung ausgestaltet sein können.
Insbesondere die Geometrie der Kontaktelemente wird an ihre jeweilige Aufgabe angepasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das
Steckverbindergehäuse und/oder das elektrische Kontaktelement einen Bleianteil kleiner 0,1 Gewichtsprozent (< 0,1 Gew.-%) aufweist bzw.
aufweisen. Ein solcher Steckverbinder gilt als besonders umweltfreundlich.
Test haben gezeigt, dass die Kontaktelemente bzw. die Rohlinge aus denen sie gefertigt sind eine Zugfestigkeit Rm > 300 MPa und eine
Bruchdehnung A1 1 ,3 > 5 %, nach EN ISO 6892-1 , aufweisen müssen, um den industriellen Anforderungen zu genügen.
Das Steckverbindergehäuse und/oder das elektrische Kontaktelement bestehen daher aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, deren Bleianteil < 0,1 Gewichtsprozent beträgt, wobei das Steckverbindergehäuse und/oder das elektrische Kontaktelement eine Zugfestigkeit Rm > 300 MPa und eine Bruchdehnung A1 1 ,3 > 5 % aufweist bzw. aufweisen.
Die Zugfestigkeit ist einer von mehreren Festigkeitskennwerten eines Werkstoffs, die maximale mechanische Zugspannung, die der Werkstoff aushält. Sie wird zumeist aus den Ergebnissen des Zugversuchs errechnet als maximal erreichte Zugkraft Fmax bezogen auf den ursprünglichen Querschnitt AO der genormten Zugprobe.
Die Bruchdehnung A ist ein Kennwert der Werkstoffwissenschaften, der die bleibende Verlängerung der Zugprobe nach dem Bruch, bezogen auf die Anfangsmesslänge, angibt. Sie charakterisiert die
Verformungsfähigkeit (bzw. Duktilität) eines Werkstoffes und kann, entsprechend dem charakteristischen mechanischen Verhalten der Werkstoffarten, unterschiedlich definiert und auch mit unterschiedlichen Symbolen bezeichnet sein.
Die Bruchdehnung ist die auf die Anfangsmesslänge L0 einer Probe im Zugversuch bezogene bleibende Längenänderung AL nach erfolgtem Bruch A= AL/LO. Die Anfangsmesslänge LO wird vor dem Zugversuch durch Messmarken auf der Zugprobe festgelegt.
Vorzugsweise besteht das Steckverbindergehäuse oder das elektrische Kontaktelement oder bestehen das Steckverbindergehäuse und das elektrische Kontaktelement aus einer Kupfer-Zink-Legierung.
Vorzugsweise besteht das Steckverbindergehäuse und/oder das elektrische Kontaktelement aus
einer Kupfer-Zink-Legierung (CuZn) mit einem Zinkanteil von 35
Gewichtsprozent bis 42 Gewichtsprozent oder
einer Kupfer-Zinn-Legierung (CuSn) mit einem Zinnanteil von 4
Gewichtsprozent bis 8 Gewichtsprozent oder
einer Kupfer-Nickel-Legierung (CuNi) mit einem Nickelanteil von 0,5
Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent oder
einer Kupfer-Nickel-Zink-Legierung (CuNiZn) mit einem Nickelanteil von 10 Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent und mit einem
Zinkanteil von 20 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent oder Kupfer oder ein niedriglegiertes Kupfer mit Zusatzbestandteilen bis zu 3 Gewichtsprozent.
Die jeweiligen Randbereiche sind jeweils in den Wertebereichen eingeschlossen.
In einer besonders vorteilhaften Variante besteht das
Steckverbindergehäuse oder das elektrische Kontaktelement aus
CuZn32Mn2Si1 AI oder CuZn34Mn2SiAINi oder CuZn36 oder CuZn37 oder CuZn38 oder CuZn39 oder CuZn40 oder CuZn42 oder
CuNi9Zn41 FeMn oder Cu-ETP oder aus einer Mischung der vorgenannten Stoffe. Alternativ bestehen das Steckverbindergehäuse und das
elektrische Kontaktelement aus CuZn32Mn2Si1 AI oder CuZn34Mn2SiAINi oder CuZn36 oder CuZn37 oder CuZn38 oder CuZn39 oder CuZn40 oder CuZn42 oder CuNi9Zn41 FeMn oder Cu-ETP oder aus einer Mischung der vorgenannten Stoffe. Cu-ETP ist ein durch elektrolytische Raffination hergestelltes, sauerstoffhaltiges (zähgepoltes) Kupfer, das eine sehr hohe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität (im weichen Zustand min. 57 m W- 1/mm2) aufweist. Vorzugsweise enthalten die Stoffe eine bleifreie Beimischung. Dadurch wird die zerspanende Verarbeitung der vorgenannten Stoffe verbessert. Vorzugsweise macht die bleifreie Beimischung einen Anteil von 0,5 bis inklusive 1 ,5 Gewichtsprozent aus. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die bleifreie Beimischung einen Anteil kleiner gleich 1 Gewichtsprozent ausmacht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die bleifreie Beimischung Fe und/oder Sn und/oder Si und/oder Ni enthält.
Mit den vorgenannten Materialien können alle derzeit im Produktportfolio der FIARTING Technologiegruppe befindlichen Kontaktelemente und metallischen Steckverbindergehäuse bzw. deren Geometrien realisiert werden. Dabei können unterschiedliche Geometrien beispielsweise durch unterschiedliche Stoffe realisiert werden. Die Kontaktelemente und/oder Steckverbindergehäuse werden insbesondere mithilfe der Drehtechnik (Drehverfahren) realisiert. Das Drehen, im Rahmen der vorliegenden Schrift auch Drehverfahren oder Drehprozess genannt, ist gemeinsam mit dem Bohren, Fräsen und Schleifen eines der wichtigsten Fertigungsverfahren der Zerspantechnik. Wie bei allen diesen Verfahren werden von einem Werkstück Späne abgetrennt, um die gewünschte Form zu erzeugen. Beim Drehen rotiert das Werkstück - das Drehteil - um seine eigene Achse, während das Werkzeug - der Drehmeißel - die am Werkstück zu erzeugende Kontur abfährt. Die entsprechende Werkzeugmaschine ist eine Drehmaschine.
Das elektrische Kontaktelement wird in der Regel aus Vollmaterial ausgearbeitet. Dazu wird beispielsweise die Drehtechnik auf Kurven- oder CNC-gesteuerten Maschinen verwendet. Für den Schlitz im
Anschlussbereich des Kontaktelements sind aber auch spanende
Arbeitsschritte notwendig. Der Kontaktbereich des Kontaktelementes kann sowohl als Stiftkontakt oder als Buchsenkontakt ausgebildet sein. Der Anschlussbereich ist beispielsweise als Crimpanschluss ausgebildet, um insbesondere
Litzenleiter elektrisch kontaktieren zu können. Der Crimpanschluss wird insbesondere durch ein Bohrverfahren am Kontaktelement realisiert.
Beim Crimpvorgang werden die Litzen eines anzuschließenden
elektrischen Leiterkabels in den als Hohlzylinder ausgebildeten
Anschlussbereich eingeführt. Der Hohlzylinder ist in axialer Richtung eingeschlitzt und ist dadurch seitlich geöffnet. Mithilfe eines geeigneten Crimpwerkzeugs wird eine Kraft auf die Mantelfläche des geschlitzten Hohlzylinders ausgeübt, so dass die gegenüberliegenden Schlitzkanten nach innen gebogen und eingerollt werden. Im bleibend verformten Anschlussbereich des Kontaktelementes befinden sich nunmehr die verdichteten Litzen des Leiterkabels.
Das Kontaktelement kann beispielsweise aus einem Rohling gefertigt sein, der in einem Produktionszyklus mindestens 8 Arbeitsstationen auf der Fertigungsmaschine durchläuft. In diesen mindestens 8 Arbeitsstationen werden am Rohling folgende Fertigungsschritte durchgeführt, die in Summe ein fertiges Kontaktelement ergeben:
Laden des Rohlings in die Fertigungsmaschine
Erzeugung eines Stiftbereichs oder eines Buchsenbereichs zur elektrischen Kontaktierung mit einem anderen, gegenüberliegenden Kontaktelement
Erzeugung eines Fixierbereichs zur Fixierung des Kontaktelements in einem Isolierkörper
Erzeugung eines Crimpbereichs zum elektrischen Anschluss eines Leiters an das Kontaktelement bzw. eine Fertigstellung des
Crimpbereichs, wenn am Rohling bereits Vorarbeiten an einer anderen Maschine erfolgt sind
Entladen des fertigen Kontaktelements aus der Fertigungsmaschine
Der Rohling, aus dem das Kontaktelement gefertigt wird, weist einen Anschlussbereich und einen Steckbereich auf. Der Anschlussbereich dient später zum Anschließen eines elektrischen Leiters an das Kontaktelement. Der Steckbereich dient zur elektrischen Kontaktierung mit einem
entsprechenden Gegenkontaktelement.
Bei einem so genannten Stiftkontakt wird im Fertigungsprozess
a) der Rohling im Steckbereich gedreht. Hierbei handelt es sich um
einen spanenden Prozess bei dem Material abgetragen wird. Bei dem Drehprozess wird der Durchmesser im Steckbereich auf ein gewünschtes Maß reduziert. b) im Anschlussbereich des Rohlings axial hineingebohrt. Diese
Bohrung stellt die Öffnung des Kontaktelements für den
Crimpanschluss dar.
c) der Rohling im Anschlussbereich optional mit einem axialen Schlitz und einen weiteren Schlitz senkrecht dazu versehen.
Bei einem so genannten Buchsenkontakt wird im Fertigungsprozess a) der Rohling im Steckbereich gebohrt und anschließend geschlitzt.
Hierbei entstehen die so genannten Kontaktlamellen, die später den Steckbereich des Stiftkontaktes umgreifen.
b) im Anschlussbereich des Rohlings axial hineingebohrt. Diese
Bohrung stellt die Öffnung des Kontaktelements für den
Crimpanschluss dar.
c) der Rohling im Anschlussbereich optional mit einem axialen Schlitz und einen weiteren Schlitz senkrecht dazu versehen.
Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Kontaktelement mit einer äußeren Beschichtung versehen, um beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit bzw. die Stromtragfähigkeit des Kontaktelements zu optimieren. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Silber-Wolfram- Legierung, die insbesondere in einem stromlosen galvanischen
Beschichtungsverfahren abgeschieden werden kann. Die Schichtdicke der abgeschiedenen Silber-Wolfram-Legierung kann von 0,05 bis inklusive 0,5 Mikrometer, vorzugsweise von 0,05 bis inklusive 0,3 Mikrometer betragen, wobei die bei dem stromlosen Verfahren abgeschiedene Silber- Wolfram-Legierung bei einer Schichtdicke von 0,25 pm einen
vergleichbaren Durchriebwiderstand aufweist wie eine vergleichbare reine Silberschicht bei einer Schichtdicke von 3,0 Mikrometern. Alternativ kann das Kontaktelement mit einer Silber- oder
Silberlegierungsbeschichtung versehen werden. Die Dicke der
abgeschiedenen Silber- oder Silberlegierungsbeschichtung, inklusive der Kohlenstoffnanopartikel, beträgt von 0,05 bis inklusive 7,0 Mikrometer, bevorzugt jedoch von 0,1 bis inklusive 3,0 Mikrometer.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Stiftkontaktes,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Buchsenkontaktes,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Variante des
Buchsenkontaktes,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Variante des
Stiftkontaktes und
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines
Steckverbindergehäuses eines Rundsteckverbinders.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische
Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die FIARTING Technologiegruppe stellt im Internet, im so genannten Downloadcenter (https://www.harting.com/DE/de/downloadcenter)
Produktkataloge und Datenblätter aller aktuellen Produkte und deren Komponenten zur Verfügung. In den folgenden Figuren werden
Kontaktelemente gezeigt, die beispielsweise mit den oben erwähnten Materialien, insbesondere mithilfe der Zerspantechnik, herstellbar sind.
Die geometrische Vielfalt der mit den besagten Materialien herstellbaren Kontaktelemente ist jedoch nicht begrenzt. Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Stiftkontaktes.
Das Kontaktelement 1 kann in einen Kontaktbereich 2 und einen
Anschlussbereich 3 unterteilt werden. Der Kontaktbereich 2 ist als
Stiftkontakt 2a ausgebildet. Der Anschlussbereich 3 wird durch einen Hohlzylinder 3a gebildet, der einen axialen Schlitz 4 enthält. Zwischen Kontakt- und Anschlussbereich befindet sich ein Ringelement 5. Ein hier nicht gezeigter Isolierkörper, der für die Aufnahme von Kontaktstiften vorgesehen ist, enthält eine Ausnehmung, in welche das Ringelement 5 des Kontaktstiftes eingelegt werden kann. Dadurch wird der Kontaktstift im Isolierkörper gehalten.
Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines
Buchsenkontaktes. Der Kontaktbereich 2 wird aus einem Hohlzylinder gebildet, in welchen keilförmige Schlitze 2c eingebracht sind, so dass einzelne Federarme 2b gebildet werden. Die Endbereiche der Federarme sind einwärts zur Steckmündung abgebogen, so dass eine kreisrunde Steckmündung gebildet wird. Das Ringelement 5 hat hier im Wesentlichen den Durchmesser des buchsenförmigen Kontaktbereichs 2.
Die Figur 3 zeigt eine weitere Variante des Buchsenkontaktes. Gleiche Teile tragen auch die gleichen Bezugszeichen. Der Anschlussbereich 3 dieses Buchsenkontaktes weist zusätzlich zum axialen Schlitz 4 einen zweiten Schlitz 6 auf, der im Wesentlichen quer zum axialen Schlitz 4 ausgerichtet ist.
Die Figur 4 zeigt eine weitere Variante eines Stiftkontaktes. Im
Anschlussbereich 3 weist der Kontaktstift ein U-Profil 7 auf. In Richtung des Ringelements 5 und parallel dazu, ist im U-Profil 7 ein keilförmiger Schlitz 6’ eingebracht. Die Flanken 7a des U-Profils sind angeschrägt. In anderen Ausführungsformen können die Flanken 7a auch parallel oder nach innen oder außen geneigt sein. Die Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines
Steckverbindergehäuses 10. Die geometrische Vielfalt der mit den besagten Materialien herstellbaren Steckverbindergehäuse ist jedoch nicht begrenzt. Die Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines
Steckverbindergehäuses 10, welches aus den oben genannten bleifreien Materialien herstellbar ist. Auch hier gilt, dass es für die besagten
Materialien keine Geometrieeinschränkungen bei der Fertigung eines Steckverbindergehäuses 10 gibt. Das Steckverbindergehäuse 10 besteht aus einem Grundkörper 100, welcher eine Steckseite und eine Kabelabgangsseite ausbildet. Auf der Steckseite bilden die Kontaktelemente (nicht gezeigt) das Steckgesicht des Steckverbinders. Bei den Kontaktelementen kann es sich um Stift oder Buchsenkontakte handeln, die beispielsweise nach dem oben vorgestellten Verfahren hergestellt werden.
Kabelabgangsseitig verfügt der Grundkörper 100 über ein
Außengewinde 1 10 über welches eine Kabelverschraubung mit
integrierter Zugentlastung aufschraubbar ist.
Das Verriegelungselement 200 ist steckseitig auf eine zylinderförmige Verlängerung des Grundkörpers 100 aufgeschoben. Endseitig ist ein Außengewinde 210 vorgesehen, über welches das
Steckverbindergehäuse 10 mit einem Gegenstecker und/oder einer Gerätebuchse verbunden werden kann.
Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden. Steckverbinder mit Komponenten aus verbessertem Material
Bezugszeichenliste Kontaktelement Kontaktbereich
a Kontaktstift
b Kontaktbuchse
c keilförmiger Schlitz Anschlussbereich
a Hohlzylinder
b Grundfläche Axialer Schlitz Ringelement
a Einkerbung Zweiter Schlitz
’ keilförmiger Schlitz U-Profil
a Kante 0 Steckverbindergehäuse
00 Grundkörper
10 Außengewinde 00 Verriegelungselement
10 Außengewinde

Claims

Steckverbinder mit Komponenten aus verbessertem Material Ansprüche
1. Steckverbinder, bestehend aus einem Steckverbindergehäuse (10) und zumindest einem elektrischen Kontaktelement (1 )
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steckverbindergehäuse (10) und/oder das elektrische
Kontaktelement (1 ) einen Bleianteil < 0,1 Gewichtsprozent aufweist/aufweisen.
2. Steckverbinder nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steckverbindergehäuse (10) und/oder das elektrische
Kontaktelement (1 ) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist deren Bleianteil < 0,1 Gewichtsprozent beträgt und
Steckverbindergehäuse (10) und/oder das elektrische
Kontaktelement (1 ) eine Zugfestigkeit Rm > 300 MPa und eine Bruchdehnung A11 ,3 > 5 % aufweist/aufweisen.
3. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steckverbindergehäuse (10) und/oder das elektrische
Kontaktelement (1 ) aus einer Kupfer-Zink-Legierung besteh(en/t).
4. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steckverbindergehäuse (10) und/oder das elektrische
Kontaktelement (1 ) aus
einer Kupfer-Zink-Legierung (CuZn) mit einem Zinkanteil von 35 Gewichtsprozent bis 42 Gewichtsprozent oder einer Kupfer-Zinn-Legierung (CuSn) mit einem Zinnanteil von 4 Gewichtsprozent bis 8 Gewichtsprozent oder
einer Kupfer-Nickel-Legierung (CuNi) mit einem Nickelanteil von 0,5 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent oder einer Kupfer-Nickel-Zink-Legierung (CuNiZn) mit einem Nickelanteil von 10 Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent und mit einem Zinkanteil von 20 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent oder
Kupfer oder ein niedriglegiertes Kupfer mit
Zusatzbestandteilen bis zu 3 Gewichtsprozent
besteht.
5. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steckverbindergehäuse (10) und/oder das elektrische
Kontaktelement (1 ) aus CuZn32Mn2Si1 AI oder CuZn34Mn2SiAINi oder CuZn36 oder CuZn37 oder CuZn38 oder CuZn39 oder CuZn40 oder CuZn42 oder CuNi9Zn41 FeMn oder Cu-ETP oder aus einer Mischung der vorgenannten Stoffe besteht.
6. Steckverbinder nach vorstehendem Anspruch
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stoffe eine bleifreie Beimischung enthalten.
7. Steckverbinder nach vorstehendem Anspruch
dadurch gekennzeichnet, dass
die bleifreie Beimischung einen Anteil von 0,5 bis inklusive 1 ,5 Gewichtsprozent ausmacht.
8. Steckverbinder nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet, dass
die bleifreie Beimischung einen Anteil kleiner gleich 1
Gewichtsprozent ausmacht.
9. Steckverbinder nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
die bleifreie Beimischung Fe und/oder Sn und/oder Si und/oder Ni enthält.
10. Verfahren zur Erzeugung eines Kontaktelements aus einem
Rohling mit einem Bleianteil < 0,1 Gewichtsprozent mit folgenden Verfahrensschritten:
Laden des Rohlings in eine Fertigungsmaschine
Erzeugung eines Stiftbereichs oder eines Buchsenbereichs zur elektrischen Kontaktierung mit einem anderen, gegenüberliegenden Kontaktelement
Erzeugung eines Fixierbereichs zur Fixierung des
Kontaktelements in einem Isolierkörper
Erzeugung eines Crimpbereichs zum elektrischen Anschluss eines Leiters an das Kontaktelement bzw. eine Fertigstellung des Crimpbereichs, wenn am Rohling bereits Vorarbeiten an einer anderen Maschine erfolgt sind
Entladen des fertigen Kontaktelements aus der
Fertigungsmaschine
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