EP4360170A1 - Electrical contact element for an electrical connector, and electrical connector assembly having an electrical contact element - Google Patents

Electrical contact element for an electrical connector, and electrical connector assembly having an electrical contact element

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EP4360170A1
EP4360170A1 EP22736189.6A EP22736189A EP4360170A1 EP 4360170 A1 EP4360170 A1 EP 4360170A1 EP 22736189 A EP22736189 A EP 22736189A EP 4360170 A1 EP4360170 A1 EP 4360170A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
contact element
contact
electrical
plastic body
Prior art date
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Pending
Application number
EP22736189.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörn JUSTI
Johannes Ludolfs
Meik Meckelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KOSTAL KONTAKT SYSTEME GMBH & CO. KG
Original Assignee
Kostal Kontakt Systeme GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Kostal Kontakt Systeme GmbH filed Critical Kostal Kontakt Systeme GmbH
Publication of EP4360170A1 publication Critical patent/EP4360170A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to an electrical contact element for a plug connector, with a metal flat contact plug in which a plastic body is arranged at least on its plug-side end face.
  • the invention also relates to a connector arrangement with such an electrical contact element.
  • So-called passive touch-protected connectors have suitable geometries to prevent accidental touching.
  • a generic electrical contact element which has a contact protection made of plastic, is known from the German patent application DE 102018211 043 A1.
  • the section of the plastic body that rests against the plug-side end face of the flat contact plug influences the properties of the contact element during the plugging process.
  • relatively high insertion forces or even a result in an unfavorable progression of the insertion forces relatively high insertion forces or even a result in an unfavorable progression of the insertion forces.
  • the plastic abrasion that occurs during the plugging process also depends on the geometry of the section.
  • the shape of the plastic body should also make it as difficult as possible for a finger to approach the flat contact plug in a given environment.
  • the object was to create an electrical contact element that is particularly advantageous in terms of these requirements.
  • the cross-sectional area of the section of the plastic body extending from the plug-side end face of the flat contact plug has two wavy edge contours running symmetrically or asymmetrically to the central axis of the cross-sectional area, the distance between which varies continuously along the plug-in direction and at least one local one over the course Has maximum outside the end areas.
  • the distance between the edge contours measured perpendicularly to the central axis of the cross-sectional area is also referred to below as the cross-sectional width.
  • a double wave-like course of the has proved to be particularly advantageous Edge contours of the plastic body proved.
  • Figure 1 shows an electrical contact element in two views and an enlarged detail
  • FIG. 2 shows a connector arrangement with a contact element and a mating contact element
  • Figure 3 shows a connector tip in section
  • Figure 4 a connector tip with marked contact surfaces
  • FIG 5 shows two prior art plug tips
  • FIG. 6 shows a pair of lamellae on an electrical contact element and on two contact elements according to the prior art.
  • FIG. 1 shows an electrical contact element 10 according to the invention in a plan view of a contact surface 19 and in a sectional view AA. An enlarged detailed view B of the sectional view is also shown.
  • the contact element 10 consists of a metal flat contact plug 11 with a molded plastic body 12.
  • the one-piece plastic body 12 can surround the flat contact plug 11 on several sides, in which case side parts 14 of the plastic body 12 rest on the two narrow longitudinal sides of the flat contact plug 11, while one of the side parts 14 connecting plug tip 13 is arranged on the plug-side end face of the flat contact plug 11.
  • the electrically non-conductive plug tip 13 has a function of preventing a human body part from directly touching the end surface of the tab contact plug 11 .
  • the two side parts 14 achieve the same for the two narrow longitudinal sides of the flat contact plug 11.
  • the plastic body 12 thus forms a protection against accidental contact for the flat contact plug 11.
  • the connector tip 13 formed by the plastic body 12 of the electrical contact element 10 designed according to the invention is characterized in that its two edge surfaces each form at least a simple corrugated contour in cross section. In the examples shown here, a double corrugation contour is shown in each case.
  • the electrical contact element 10 is intended to form an electrical connector arrangement with a mating contact element 20 shown schematically in FIG.
  • the mating contact element 20 has a plurality of lamellae 26a, 26b, 26c, 26d, which are attached to a support component 21, shown here as a U-shape, as mutually opposite lamellae 26a and 26c, as well as 26b and 26d, and also as lamellae 26a and 26b, which follow one another in the plug-in direction. and 26c and 26d can be arranged.
  • Additional lamellae can be provided parallel to the lamellae 26a, 26b, 26c, 26d shown, but these are not explicitly shown in FIG.
  • Each of the lamellae 26a, 26b, 26c, 26d has a resilient section which is shown here as a cylindrical spring for the sake of simplicity and which is referred to below as a lamellar spring 27a, 27b.
  • a lamellar spring 27a, 27b Connected to each lamellar spring 27a, 27b is a lamellar tip 28a, 28b, which rests against one of the contact surfaces 19 of the contact element 10 when the mating contact element 20 is completely connected to a contact element 10.
  • the lamellar tips 28a, 28b touch the edge surfaces of the plug tip 13 and the contact surfaces 19 of the flat contact plug 11.
  • the spring forces of the lamellar springs 27a, 27b when a contact element 10 is attached result in plug-in forces whose fleas and progression from the
  • Insulating existing plug tip 13 can be varied in principle. However, so far mostly simple cross-sectional shapes are chosen for an insulating plug tip 13, since their purpose, except in the contact protection function, is generally only seen as far to open the lamellae of the mating connector, so that they have the
  • Plug tip can slide onto the contact surfaces of the flat contact plug.
  • FIG. 5 shows, purely by way of example, two designs of an insulating plug tip 13', 13'' according to the prior art.
  • the front section of the plug tip 13' forms a kind of dome whose cross-section already after a short distance in the plugging direction Cross-sectional width of the flat contact plug 11 is reached.
  • view b) shows a wedge-shaped connector tip 13", in which the insertion force increases continuously until it reaches the flat contact connector 11.
  • FIG. 3 shows a vertical cross section through the electrical contact element 10 in the area of the plug tip 13.
  • the edge contours 17a, 17b of the cross-sectional area 18 of the plug tip 13 are for the following explanation by encircling several zones I, II,
  • the two edge contours 17a, 17b of the cross section of the plug tip 13 shown which run symmetrically to one another in relation to the central axis 22 of the cross-sectional area 18 of the plug tip 13, here for example, each have a wave-like course and here in particular a double wave shape, which is characterized in that the cross-sectional widths of the edge contours 17a , 17b vary continuously in the insertion direction and have two cross-sectional maxima Max (zones II) along their course, which are not located at the front or rear end section of the edge contours 17a, 17b.
  • the illustrated shape of the plug tip 13 has two elevation zones II, each having a local maximum Max of the cross-sectional width, and a valley zone III located in between, in which the cross-sectional width is locally minimal in a minimum Min.
  • the beginning and end of the edge contours 17a, 17b likewise each form a local minimum Min in the cross-sectional width in the plastic connector bevel zone I and in the depression zone IV.
  • the course of the edge contour begins with a molded chamfer 16.
  • the plastic surface of the plug tip 13 and the metal surface of the flat contact plug 11 meet in the depression zone IV in a concave material transition area at an angle of 90° to 179°, which is referred to below as depression 15 for short.
  • the metal area is designed in such a way that an angular transition 29 is ensured. This can be created by shaping a chamfer, radius, edge, or polynomial shape.
  • the depression 15 ensures that there is no contact between the contact element 10 and the lamella tips 28a, 28b and 27a, 27b in the material transition area.
  • the waveform of the plug tip 13 shown in Figure 3 results in several qualitatively different acting contact zones a, b, c, which are plotted along an edge contour 17a of the plastic body 12 in the cross-sectional view of Figure 4.
  • the identification a designates contact zones in which, when a mating contact element 12 is pushed on, the lamellae 26a, 26b, 26c, 26d shown in FIG. 2 can slide without widening.
  • the contact element Over the overall contour of the plastic body 12 touch the Lamellar tips 28a, 28b the contact element successively in all three contact zones a, b, c.
  • an expenditure of force arises from the expansion work of the contact lamellae 26a, 26b, 26c, 26d only when one of the contact tips 28a, 28b sweeps over one of the contact zones b.
  • the lamellas 26a, 26b, 26c, 26d can slide over the contact zones a without any expansion work, while the lamella springs 27a, 27b of the respective lamellas 26a, 26b, 26c, 26d are even relieved when the contact zones c are passed.
  • the distance between the waves is designed such that the successively arranged lamellar tips 28a, 28b of the mating contact element 20 come to rest on areas of the plug tip 13 at the same time. which have significantly different cross-sectional widths.
  • FIG. 6, view c This is shown schematically in FIG. 6, view c). It can be seen that lamellar crests 28a, 28b lying against a wavy edge contour 17a, the lamellar springs 27a, 27b connected thereto, are different here in the state of maximum loading of the trailing contact point deflect far. This occurs several times in the case of a corrugated contour with the course of the edge contour 17a on the plug tip 13 .
  • the alternating loading and unloading areas of the lamellar springs 27a, 27b ensure that the insertion forces in the area of the max zones II (FIG. 3) are limited, as a result of which the occurrence of extreme force peaks can be avoided.
  • views a) and b) of FIG. 6 schematically show the edge contours of plug tips 13' and 13'' according to the prior art, as shown in views a) and b) of FIG.
  • the lamella 26a which is leading here, can only be at the same level, which leads to force peaks.
  • the insertion forces that occur during a plugging process are made up of contributions to the setting work of the lamellar springs 27a, 27b, frictional forces due to the surface properties of the contact element 10 and lamellar tips 28a, 28b, the shape of the edge contours 17a, 17b, and the expansion work on the lamellar springs 27a, 27b.
  • the individual contributions vary over the course of the mating area.
  • the setting work describes the mechanical work that has to be applied for permanent plastic deformation of lamellar springs 27a, 27b.
  • the setting work therefore only has to be applied once when a mating contact element 12 is used for the first time.
  • the one-off mechanical setting work is complete when the maximum deflection of the lamellar springs 27a, 27b is reached and is therefore determined by the maximum cross section of the contact element 10.
  • a plug tip 13 with a wavy edge contour distributes the Setting work in the force-displacement curve in several areas.
  • the lamellar springs 27a, 27b can be successively deflected by the double-shaft connector.
  • Plastic body 12 makes it possible, particularly in the case of a slat geometry with staggered slat tips 28a, 28b, to avoid simultaneous full deflection of all slat tips 28a, 28b. This reduces the maximum force when expanding and in particular when setting the lamellar springs 27a, 27b.
  • the indentation 15 between the plastic area and the metal area is not touched by the fin tips 28a, 28b (FIGS. 2 and 3, zone IV). Firstly, this results in less abrasion, since no material transition edge is passed over here. Secondly, the indentation has the effect that no additional force peak occurs in the force-displacement curve during the transition from the plastic body 12 to the flat contact plug 11 . Thirdly, loose particles can become detached in the area of the depression 15 and remain in an area untouched by the lamellar tips 28a, 28b.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

The invention relates to an electrical contact element for an electrical connector, comprising a metal flat contact plug, at least on the insertion-side end face of which a plastic body is disposed, wherein the portion of the plastic body which extends from the insertion-side end face of the flat contact plug has a cross-sectional area having two undulatory edge contours which run symmetrically or asymmetrical to the center axis of the cross-sectional area, the distance between which edge contours varies continuously along the insertion direction and has, over the run, at least one local maximum outside of the end regions. The invention also relates to an electrical connector assembly, comprising: - an electrical connector having an electrical contact element; and - a counter contact element having at least one lamellar spring.

Description

Elektrisches Kontaktelement für einen Steckverbinder und Steckverbinderanordnung mit einem elektrischen Kontaktelement Electrical contact element for a connector and connector arrangement with an electrical contact element
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement für einen Steckverbinder, mit einem metallenen Flachkontaktstecker, bei dem zumindest an dessen steckseitigen Stirnfläche ein Kunststoffkörper angeordnet ist. Die Erfindung betrifft zudem eine Steckverbinderanordnung mit einem derartigen elektrischen Kontaktelement. The invention relates to an electrical contact element for a plug connector, with a metal flat contact plug in which a plastic body is arranged at least on its plug-side end face. The invention also relates to a connector arrangement with such an electrical contact element.
Jeder elektrische Stromkreis mit höheren elektrischen Spannungen muss zur Abwehr von Gefahren für Leib und Leben gegen Berühren gesichert werden.Every electrical circuit with higher electrical voltages must be secured against contact to prevent danger to life and limb.
In der Automobilindustrie sind daher seit vielen Jahrzehnten Steckverbindungen, besonders im Motorraum, berührgeschützt ausgeführt. For this reason, plug connections, especially in the engine compartment, have been protected against accidental contact in the automotive industry for many decades.
Bei Herstellern und Konstrukteuren von Steckverbinder sind verschiedene Konzepte zum Berührschutz seit vielen Jahren bekannt und werden in deren Produkten angewendet. Manufacturers and designers of connectors have known various concepts for touch protection for many years and use them in their products.
Sogenannte passiv berührgeschützte Steckverbinder besitzen geeignete Geometrien, um ein zufälliges Berühren auszuschließen. So-called passive touch-protected connectors have suitable geometries to prevent accidental touching.
Ein gattungsgemäßes elektrisches Kontaktelement, welches einen Berührschutz aus Kunststoff aufweist, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102018211 043 A1 bekannt. A generic electrical contact element, which has a contact protection made of plastic, is known from the German patent application DE 102018211 043 A1.
Besonders der an der steckseitigen Stirnfläche des Flachkontaktsteckers anliegende Abschnitt des Kunststoffkörpers beeinflusst die Eigenschaften des Kontaktelements beim Steckvorgang. Je nach Geometrie des Abschnitts können sich beim Steckvorgang relativ hohe Steckkräfte oder auch ein ungünstiger Verlauf der Steckkräfte ergeben. Auch ist der beim Steckvorgang entstehende Kunststoffabrieb von der Geometrie des Abschnitts abhängig. In particular, the section of the plastic body that rests against the plug-side end face of the flat contact plug influences the properties of the contact element during the plugging process. Depending on the geometry of the section, relatively high insertion forces or even a result in an unfavorable progression of the insertion forces. The plastic abrasion that occurs during the plugging process also depends on the geometry of the section.
Die Form des Kunststoffkörpers soll zudem in einer gegebenen Umgebung eine Annäherung eines Fingers an den Flachkontaktstecker möglichst erschweren. The shape of the plastic body should also make it as difficult as possible for a finger to approach the flat contact plug in a given environment.
Es stellte sich die Aufgabe, ein elektrisches Kontaktelement zu schaffen, das hinsichtlich dieser Anforderungen besonders vorteilhaft ausgebildet ist. The object was to create an electrical contact element that is particularly advantageous in terms of these requirements.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Querschnittsfläche des sich von der steckseitigen Stirnfläche des Flachkontaktsteckers erstreckenden Abschnitts des Kunststoffkörpers zwei symmetrisch oder asymmetrisch zur Mittelachse der Querschnittsfläche verlaufende wellenförmige Randkonturen aufweist, deren Abstand entlang der Steckrichtung stetig variiert und dabei über den Verlauf mindestens ein lokales Maximum außerhalb der Endbereiche aufweist. This object is achieved according to the invention in that the cross-sectional area of the section of the plastic body extending from the plug-side end face of the flat contact plug has two wavy edge contours running symmetrically or asymmetrically to the central axis of the cross-sectional area, the distance between which varies continuously along the plug-in direction and at least one local one over the course Has maximum outside the end areas.
Der senkrecht zur Mittelachse der Querschnittsfläche gemessene Abstand zwischen den Randkonturen wird nachfolgend auch mit den Begriff Querschnittsbreite bezeichnet. The distance between the edge contours measured perpendicularly to the central axis of the cross-sectional area is also referred to below as the cross-sectional width.
Ein solcher Verlauf hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da er beim Aufstecken eines federnden Gegenkontakts die auftretenden Steckkräfte und den am Kunststoffkörper auftretenden Kunststoffabrieb relativ gering hält. Geringe Steckkräfte vereinfachen die Flandhabung von Steckverbindern, die derartige Kontaktelemente aufweisen. Ein geringer Kunststoffabrieb ist erwünscht, da Kunststoffabrieb insbesondere auch die elektrischen Eigenschaften des Kontaktelements beeinträchtigt. Such a course has proven to be particularly advantageous since it keeps the plugging forces that occur and the plastic abrasion that occurs on the plastic body relatively low when a resilient mating contact is plugged on. Low insertion forces simplify handling of connectors that have such contact elements. A low level of plastic abrasion is desirable, since plastic abrasion also impairs the electrical properties of the contact element in particular.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein doppelwellenförmiger Verlauf der Randkonturen des Kunststoffkörpers erwiesen. A double wave-like course of the has proved to be particularly advantageous Edge contours of the plastic body proved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnung hervor. Es zeigen Advantageous configurations and developments of the invention emerge from the dependent claims and the following description of the invention with reference to the drawing. Show it
Figur 1 ein elektrisches Kontaktelement in zwei Ansichten und einer Detailvergrößerung, Figure 1 shows an electrical contact element in two views and an enlarged detail,
Figur 2 eine Steckverbinderanordnung mit einem Kontaktelement und einem Gegenkontaktelement, FIG. 2 shows a connector arrangement with a contact element and a mating contact element,
Figur 3 eine Steckerspitze im Schnitt, Figure 3 shows a connector tip in section,
Figur 4 eine Steckerspitze mit gekennzeichneten Berührflächen,Figure 4 a connector tip with marked contact surfaces,
Figur 5 zwei Steckerspitzen nach dem Stand der Technik imFigure 5 shows two prior art plug tips
Schnitt, Cut,
Figur 6 ein Lamellenpaar an einem elektrischen Kontaktelement, sowie an zwei Kontaktelementen nach dem Stand der Technik. FIG. 6 shows a pair of lamellae on an electrical contact element and on two contact elements according to the prior art.
Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Kontaktelement 10 in einer Draufsicht auf eine Kontaktfläche 19 und in einer Schnittdarstellung A - A. Des Weiteren ist eine vergrößerte Detailansicht B der Schnittdarstellung abgebildet. FIG. 1 shows an electrical contact element 10 according to the invention in a plan view of a contact surface 19 and in a sectional view AA. An enlarged detailed view B of the sectional view is also shown.
Das Kontaktelement 10 besteht aus einem metallenen Flachkontaktstecker 11 mit einem angespritzten Kunststoffkörper 12. The contact element 10 consists of a metal flat contact plug 11 with a molded plastic body 12.
Der einstückig ausgeführte Kunststoffkörper 12 kann den Flachkontaktstecker 11 von mehreren Seiten umgeben, wobei in diesem Fall Seitenteile 14 des Kunststoffkörpers 12 an den zwei schmalen Längsseiten des Flachkontaktsteckers 11 anliegen, während eine die Seitenteile 14 verbindende Steckerspitze 13 an der steckseitigen Stirnfläche des Flachkontaktsteckers 11 angeordnet ist. The one-piece plastic body 12 can surround the flat contact plug 11 on several sides, in which case side parts 14 of the plastic body 12 rest on the two narrow longitudinal sides of the flat contact plug 11, while one of the side parts 14 connecting plug tip 13 is arranged on the plug-side end face of the flat contact plug 11.
Die elektrisch nichtleitende Steckerspitze 13 hat die Funktion, eine direkte Berührung der Stirnfläche des Flachkontaktsteckers 11 durch ein menschliches Körperteil zu verhindern. Gleiches erreichen die beiden Seitenteile 14 für die beiden schmalen Längsseiten des Flachkontaktsteckers 11. Der Kunststoffkörper 12 bildet somit einen Berührschutz für den Flachkontaktstecker 11 aus. The electrically non-conductive plug tip 13 has a function of preventing a human body part from directly touching the end surface of the tab contact plug 11 . The two side parts 14 achieve the same for the two narrow longitudinal sides of the flat contact plug 11. The plastic body 12 thus forms a protection against accidental contact for the flat contact plug 11.
Die Zugriffsmöglichkeiten auf die vorder- und rückseitigen Kontaktflächen 19 des Flachkontaktsteckers 11 , die zur Kontaktierung durch ein Gegenkontaktelement 20 (Figur 2) freigehalten werden müssen, werden auf grundsätzlich bekannte Weise durch Gehäuseteile eines hier nicht dargestellten Steckverbindergehäuses, die das Kontaktelement 10 umgeben, eingeschränkt. The access options to the front and rear contact surfaces 19 of the flat contact plug 11, which must be kept free for contacting by a mating contact element 20 (Figure 2), are limited in a basically known manner by housing parts of a connector housing, not shown here, which surround the contact element 10.
Die durch den Kunststoffkörper 12 ausgebildete Steckerspitze 13 des erfindungsgemäß ausgeführten elektrischen Kontaktelements 10 zeichnet sich dadurch aus, dass ihre beiden Randflächen im Querschnitt jeweils mindestens eine einfache Wellenkontur ausbilden. In den hier dargestellten Beispielen ist sogar jeweils eine Doppelwellenkontur abgebildet. The connector tip 13 formed by the plastic body 12 of the electrical contact element 10 designed according to the invention is characterized in that its two edge surfaces each form at least a simple corrugated contour in cross section. In the examples shown here, a double corrugation contour is shown in each case.
Das elektrische Kontaktelement 10 ist dazu vorgesehen, mit einem in der Figur 2 schematisch dargestellten Gegenkontaktelement 20 eine elektrische Steckverbinderanordnung auszubilden. Das Gegenkontaktelement 20 weist dazu mehrere Lamellen 26a, 26b, 26c, 26d auf, die an einem hier u-förmig dargestellten Trägerbauteil 21 als einander gegenüberstehende Lamellen 26a und 26c, sowie 26b und 26d, sowie auch als in Steckrichtung aufeinanderfolgende Lamellen 26a und 26b, sowie 26c und 26d angeordnet sein können. Zusätzlich können auch in einer zur Zeichnungsebene parallelen Ebene weitere Lamellen parallel zu den dargestellten Lamellen 26a, 26b, 26c, 26d vorgesehen sein, die aber in der Figur 2 nicht explizit dargestellt sind. The electrical contact element 10 is intended to form an electrical connector arrangement with a mating contact element 20 shown schematically in FIG. For this purpose, the mating contact element 20 has a plurality of lamellae 26a, 26b, 26c, 26d, which are attached to a support component 21, shown here as a U-shape, as mutually opposite lamellae 26a and 26c, as well as 26b and 26d, and also as lamellae 26a and 26b, which follow one another in the plug-in direction. and 26c and 26d can be arranged. In addition, also in a plane parallel to the drawing Additional lamellae can be provided parallel to the lamellae 26a, 26b, 26c, 26d shown, but these are not explicitly shown in FIG.
Jede der Lamellen 26a, 26b, 26c, 26d weist einen federnden Abschnitt auf, der hier vereinfachend als eine Zylinderfeder dargestellt ist, und der im Folgenden als Lamellenfeder 27a, 27b bezeichnet wird. Mit jeder Lamellenfeder 27a, 27b verbunden ist jeweils eine Lamellenkuppe 28a, 28b, die bei einem mit einem Kontaktelement 10 vollständig verbundenen Gegenkontaktelement 20 an einer der Kontaktflächen 19 des Kontaktelements 10 anliegt. Each of the lamellae 26a, 26b, 26c, 26d has a resilient section which is shown here as a cylindrical spring for the sake of simplicity and which is referred to below as a lamellar spring 27a, 27b. Connected to each lamellar spring 27a, 27b is a lamellar tip 28a, 28b, which rests against one of the contact surfaces 19 of the contact element 10 when the mating contact element 20 is completely connected to a contact element 10.
Bei Zusammenfügen des Gegensteckverbinders 20 mit dem Kontaktelement 10 berühren die Lamellenkuppen 28a, 28b die Randflächen der Steckerspitze 13 und die Kontaktflächen 19 des Flachkontaktsteckers 11. Durch die Federkräfte der Lamellenfedern 27a, 27b entstehen beim Anfügen eines Kontaktelements 10 Steckkräfte, deren Flöhe und Verlauf von derWhen the mating connector 20 is assembled with the contact element 10, the lamellar tips 28a, 28b touch the edge surfaces of the plug tip 13 and the contact surfaces 19 of the flat contact plug 11. The spring forces of the lamellar springs 27a, 27b when a contact element 10 is attached result in plug-in forces whose fleas and progression from the
Ausgestaltung der Lamellenfedern 27a, 27b und durch die Querschnittsform des Kontaktelements 10 bestimmt wird. Configuration of the lamellar springs 27a, 27b and by the cross-sectional shape of the contact element 10 is determined.
Während ein Flachkontaktstecker 11 im Allgemeinen einfach mit planparallelen Kontaktflächen 19 ausgeführt wird, kann die Form der aus einemWhile a flat contact plug 11 is generally simply designed with plane-parallel contact surfaces 19, the shape of a
Isoliermaterial bestehenden Steckerspitze 13 grundsätzlich variiert werden. Allerdings werden bisher zumeist einfache Querschnittsformen für eine isolierende Steckerspitze 13 gewählt, da deren Zweck, außer in der Berührschutzfunktion, im Allgemeinen nur darin gesehen wird, die Lamellen des Gegensteckverbinders soweit zu öffnen, so dass diese über dieInsulating existing plug tip 13 can be varied in principle. However, so far mostly simple cross-sectional shapes are chosen for an insulating plug tip 13, since their purpose, except in the contact protection function, is generally only seen as far to open the lamellae of the mating connector, so that they have the
Steckerspitze auf die Kontaktflächen des Flachkontaktsteckers gleiten können. Plug tip can slide onto the contact surfaces of the flat contact plug.
In der Figur 5 sind rein beispielhaft zwei Ausführungen einer isolierenden Steckerspitze 13‘, 13“ nach dem Stand der Technik dargestellt. In der Ansicht a) bildet der vordere Abschnitt der Steckerspitze 13‘ eine Art Kuppel aus, deren Querschnitt schon nach einem kurzen Weg in Steckrichtung die Querschnittsbreite des Flachkontaktsteckers 11 erreicht. Bei dieser Steckerspitze 13‘ ist besonders am Beginn des Steckvorgangs ein sehr hoher Kraftaufwand zum Aufweiten der Kontaktlamellen aufzubringen. Die Ansicht b) zeigt als weitere Ausführung eine keilförmige Steckerspitze 13“, bei der die Steckkraft bis zum Erreichen des Flachkontaktsteckers 11 kontinuierlich ansteigt. FIG. 5 shows, purely by way of example, two designs of an insulating plug tip 13', 13'' according to the prior art. In view a), the front section of the plug tip 13' forms a kind of dome whose cross-section already after a short distance in the plugging direction Cross-sectional width of the flat contact plug 11 is reached. In the case of this plug tip 13', particularly at the start of the plugging process, a great deal of force has to be applied to expand the contact lamellae. As a further embodiment, view b) shows a wedge-shaped connector tip 13", in which the insertion force increases continuously until it reaches the flat contact connector 11.
Bei dem erfindungsgemäßen Kontaktelement 10 wurde eine neue Form der Steckerspitze 13 gefunden, welche den Steckkraftverlauf beim Zusammenfügen eines Kontaktelements 10 mit einem Gegenkontaktelement 20 optimiert. Die Figur 3 zeigt dazu einen senkrechten Querschnitt durch das elektrische Kontaktelement 10 im Bereich der Steckerspitze 13. Die Randkonturen 17a, 17b der Querschnittsfläche 18 der Steckerspitze 13 sind für die nachfolgende Erläuterung durch Einkreisungen in mehrere Zonen I, II,In the case of the contact element 10 according to the invention, a new form of the plug tip 13 was found which optimizes the course of the plugging force when a contact element 10 is joined to a mating contact element 20 . FIG. 3 shows a vertical cross section through the electrical contact element 10 in the area of the plug tip 13. The edge contours 17a, 17b of the cross-sectional area 18 of the plug tip 13 are for the following explanation by encircling several zones I, II,
III und IV unterteilt. III and IV subdivided.
Die beiden zur Mittelachse 22 der Querschnittsfläche 18 der Steckerspitze 13, hier beispielhaft symmetrisch zueinander verlaufenden Randkonturen 17a, 17b des Querschnitts der dargestellten Steckerspitze 13 weisen jeweils einen wellenförmigen Verlauf und hier insbesondere eine Doppelwellenform auf, die sich dadurch auszeichnet, dass die Querschnittsbreiten der Randkonturen 17a, 17b in der Steckrichtung stetig variieren und in ihrem Verlauf zwei Querschnittsmaxima Max aufweisen (Zonen II), welche nicht am vorderen oder hinteren Endabschnitt der Randkonturen 17a, 17b liegen. The two edge contours 17a, 17b of the cross section of the plug tip 13 shown, which run symmetrically to one another in relation to the central axis 22 of the cross-sectional area 18 of the plug tip 13, here for example, each have a wave-like course and here in particular a double wave shape, which is characterized in that the cross-sectional widths of the edge contours 17a , 17b vary continuously in the insertion direction and have two cross-sectional maxima Max (zones II) along their course, which are not located at the front or rear end section of the edge contours 17a, 17b.
Konkret weist die dargestellte Form der Steckerspitze 13 zwei Erhebungszonen II auf, die jeweils ein lokales Maximum Max der Querschnittsbreite aufweisen, sowie eine dazwischen gelegene Talzone III, in der die Querschnittsbreite in einem Minimum Min lokal minimal wird. Beginn und Ende der Randkonturen 17a, 17b bilden in der Kunststoffsteckerfasezone I und in der Vertiefungszone IV ebenfalls jeweils ein lokales Minimum Min in der Querschnittsbreite aus. In der Kunststoffsteckerfasezone I beginnt der Verlauf der Randkontur mit einer angeformten Fase 16. Specifically, the illustrated shape of the plug tip 13 has two elevation zones II, each having a local maximum Max of the cross-sectional width, and a valley zone III located in between, in which the cross-sectional width is locally minimal in a minimum Min. The beginning and end of the edge contours 17a, 17b likewise each form a local minimum Min in the cross-sectional width in the plastic connector bevel zone I and in the depression zone IV. In the plastic connector chamfer zone I, the course of the edge contour begins with a molded chamfer 16.
Die Kunststofffläche der Steckerspitze 13 und die Metallfläche des Flachkontaktsteckers 11 treffen sich in der Vertiefungszone IV in einem konkaven Materialübergangsbereich unter einem Winkel von 90° bis 179°, der im Folgenden kurz als Vertiefung 15 bezeichnet wird. Der Metallbereich ist in diesem Materialübergang so gestaltet, dass ein winkliger Übergang 29 sichergestellt ist. Dieser kann durch Formung einer Fase, eines Radius, einer Kante oder einer Polynomform erzeugt werden. Die Vertiefung 15 sorgt dafür, dass in dem Materialübergangsbereich keine Berührung zwischen dem Kontaktelement 10 und den Lamellenkuppen 28a, 28b und 27a, 27b stattfindet. The plastic surface of the plug tip 13 and the metal surface of the flat contact plug 11 meet in the depression zone IV in a concave material transition area at an angle of 90° to 179°, which is referred to below as depression 15 for short. In this material transition, the metal area is designed in such a way that an angular transition 29 is ensured. This can be created by shaping a chamfer, radius, edge, or polynomial shape. The depression 15 ensures that there is no contact between the contact element 10 and the lamella tips 28a, 28b and 27a, 27b in the material transition area.
Durch die in der Figur 3 dargestellte Wellenform der Steckerspitze 13 ergeben sich hinsichtlich eines Steckvorgangs durch unterschiedliche Steigungen im Kurvenverlauf mehrere qualitativ unterschiedlich wirkende Kontaktzonen a, b, c, die in der Querschnittsansicht der Figur 4 entlang einer Randkontur 17a des Kunststoffkörpers 12 aufgetragen sind. The waveform of the plug tip 13 shown in Figure 3 results in several qualitatively different acting contact zones a, b, c, which are plotted along an edge contour 17a of the plastic body 12 in the cross-sectional view of Figure 4.
Hierbei bezeichnet die Kennzeichnung a Kontaktzonen, in denen beim Aufstecken eines Gegenkontaktelements 12 die in der Figur 2 dargestellten Lamellen 26a, 26b, 26c, 26d ohne eine Aufweitung gleiten können. In den Kontaktzonen b findet jeweils eine Aufweitung der Lamellen 26a, 26b, 26c,In this case, the identification a designates contact zones in which, when a mating contact element 12 is pushed on, the lamellae 26a, 26b, 26c, 26d shown in FIG. 2 can slide without widening. In the contact zones b, the lamellae 26a, 26b, 26c,
26d statt, während in den Kontaktzonen c die Lamellenfedern 27a, 27b der Lamellen 26a, 26b, 26c, 26d entlastet werden. 26d instead, while in the contact zones c the lamellar springs 27a, 27b of the lamellae 26a, 26b, 26c, 26d are relieved.
Über die Gesamtkontur des Kunststoffkörpers 12 berühren die Lamellenkuppen 28a, 28b das Kontaktelement nacheinander in allen drei Kontaktzonen a, b, c. Dabei entsteht ein Kraftaufwand durch Aufweitarbeit der Kontaktlamellen 26a, 26b, 26c, 26d lediglich dann, wenn ein der Kontaktkuppen 28a, 28b eine der Kontaktzonen b überstreicht. Über die Kontaktzonen a können die Lamellen 26a, 26b, 26c, 26d ohne jede Aufweitarbeit gleiten, während beim Überfahren der Kontaktzonen c die Lamellenfedern 27a, 27b der jeweiligen Lamellen 26a, 26b, 26c, 26d sogar entlastet werden. Over the overall contour of the plastic body 12 touch the Lamellar tips 28a, 28b the contact element successively in all three contact zones a, b, c. In this case, an expenditure of force arises from the expansion work of the contact lamellae 26a, 26b, 26c, 26d only when one of the contact tips 28a, 28b sweeps over one of the contact zones b. The lamellas 26a, 26b, 26c, 26d can slide over the contact zones a without any expansion work, while the lamella springs 27a, 27b of the respective lamellas 26a, 26b, 26c, 26d are even relieved when the contact zones c are passed.
Im Gegensatz dazu gibt es bei den in der Figur 5 dargestellten Steckerspitzen 13‘, 13“ nach dem Stand der Technik keine Kontaktzonen c, welche die Lamellenfedern zwischendurch entlasten. In contrast to this, in the plug tips 13', 13'' shown in FIG. 5 according to the prior art there are no contact zones c which occasionally relieve the lamellar springs.
Eine Nutzung von mehreren Berührflächen schont die Lamelle und kann beim Zusammenfügen des Kontaktelements 10 mit dem Gegenkontaktelement 20 die aufzubringende Kraft über den gesamten Steckverlauf verteilen. Hierbei können Be- und Entlastungsbereiche der Lamellen 26a, 26b, 26c, 26d, getaktet werden. The use of several contact surfaces protects the lamella and, when the contact element 10 is joined to the mating contact element 20, the force to be applied can be distributed over the entire plug-in process. Here, loading and unloading areas of the slats 26a, 26b, 26c, 26d can be clocked.
Wenn, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, die Steckerspitze 13 eine mehrfache Wellenkontur aufweist, ist der Abstand der Wellen so ausgelegt, dass die aufeinanderfolgend angeordneten Lamellenkuppen 28a, 28b des Gegenkontaktelements 20 zur gleichen Zeit an Bereichen der Steckerspitze 13 zur Anlage kommen, die deutlich unterschiedliche Querschnittsbreiten aufweisen. If, as shown in Figures 3 and 4, the plug tip 13 has a multiple wave contour, the distance between the waves is designed such that the successively arranged lamellar tips 28a, 28b of the mating contact element 20 come to rest on areas of the plug tip 13 at the same time. which have significantly different cross-sectional widths.
Dieses wird in der Figur 6, Ansicht c) schematisch dargestellt. Erkennbar ist, dass an einer wellenförmigen Randkontur 17a anliegende Lamellenkuppen 28a, 28b, die damit verbundenen Lamellenfedern 27a, 27b, im Zustand der maximalen Belastung des nacheilenden Kontaktpunkts hier unterschiedlich weit auslenken. Dies kommt bei einer Wellenkontur mit dem Verlauf der Randkontur 17a an der Steckerspitze 13 mehrfach vor. This is shown schematically in FIG. 6, view c). It can be seen that lamellar crests 28a, 28b lying against a wavy edge contour 17a, the lamellar springs 27a, 27b connected thereto, are different here in the state of maximum loading of the trailing contact point deflect far. This occurs several times in the case of a corrugated contour with the course of the edge contour 17a on the plug tip 13 .
Durch die wechselnden Be- und Entlastungsbereiche der Lamellenfedern 27a, 27b wird erreicht, dass die Steckkräfte im Bereich der Max-Zonen II (Figur 3) begrenzt werden, wodurch das Auftreten extremer Kraftpeaks vermieden werden kann. The alternating loading and unloading areas of the lamellar springs 27a, 27b ensure that the insertion forces in the area of the max zones II (FIG. 3) are limited, as a result of which the occurrence of extreme force peaks can be avoided.
Im Vergleich dazu stellen die Ansichten a) und b) der Figur 6 schematisch die Randkonturen von Steckerspitzen 13‘ und 13“ nach dem Stand der Technik dar, wie sie in den Ansichten a) und b) der Figur 5 dargestellt sind. Im Zustand der maximalen Auslenkung der hier nacheilenden Lamelle 26b, kann sich die hier voreilende Lamelle 26a nur auf demselben Niveau befinden, was zu Kraftpeaks führt. In comparison, views a) and b) of FIG. 6 schematically show the edge contours of plug tips 13' and 13'' according to the prior art, as shown in views a) and b) of FIG. In the state of maximum deflection of the lamella 26b, which is lagging here, the lamella 26a, which is leading here, can only be at the same level, which leads to force peaks.
Die bei einem Steckvorgang auftretenden Steckkräfte setzen sich aus Beiträgen für die Setzarbeit der Lamellenfedern 27a, 27b, Reibungskräften durch Oberflächenbeschaffenheit von Kontaktelement 10 und Lamellenkuppen 28a, 28b, der Formgebung der Randkonturen 17a, 17b, sowie der Aufweitarbeit an den Lamellenfedern 27a, 27b zusammen. Die einzelnen Beiträge variieren dabei über den Verlauf des Steckbereichs. The insertion forces that occur during a plugging process are made up of contributions to the setting work of the lamellar springs 27a, 27b, frictional forces due to the surface properties of the contact element 10 and lamellar tips 28a, 28b, the shape of the edge contours 17a, 17b, and the expansion work on the lamellar springs 27a, 27b. The individual contributions vary over the course of the mating area.
Die Setzarbeit bezeichnet die mechanische Arbeit, die für eine bleibende plastische Verformung von Lamellenfedern 27a, 27b aufgebracht werden muss. Die Setzarbeit muss daher nur einmalig bei der ersten Verwendung eines Gegenkontaktelements 12 aufgebracht werden. Die einmalige mechanische Setzarbeit ist dann abgeschlossen, wenn die maximale Auslenkung der Lamellenfedern 27a, 27b erreicht ist und wird daher durch den maximalen Querschnitt des Kontaktelements 10 bestimmt. The setting work describes the mechanical work that has to be applied for permanent plastic deformation of lamellar springs 27a, 27b. The setting work therefore only has to be applied once when a mating contact element 12 is used for the first time. The one-off mechanical setting work is complete when the maximum deflection of the lamellar springs 27a, 27b is reached and is therefore determined by the maximum cross section of the contact element 10.
Eine Steckerspitze 13 mit einer wellenförmigen Randkontur verteilt die Setzarbeit im Kraft-Weg-Verlauf auf mehrere Bereiche. Durch den Doppelwellenstecker können die Lamellenfedern 27a, 27b sukzessiv ausgelenkt werden. Die Ausprägung der weilenförmigen Randkonturen 17a, 17b desA plug tip 13 with a wavy edge contour distributes the Setting work in the force-displacement curve in several areas. The lamellar springs 27a, 27b can be successively deflected by the double-shaft connector. The shape of the wave-shaped edge contours 17a, 17b of the
Kunststoffkörpers 12, ermöglicht es, besonders bei einer Lamellengeometrie mit versetzt angeordneten Lamellenkuppen 28a, 28b, eine gleichzeitige volle Auslenkung aller Lamellenkuppen 28a, 28b zu vermeiden. Dies verringert die maximale Kraft beim Aufweiten und insbesondere beim Setzen der Lamellenfedern 27a, 27b. Plastic body 12 makes it possible, particularly in the case of a slat geometry with staggered slat tips 28a, 28b, to avoid simultaneous full deflection of all slat tips 28a, 28b. This reduces the maximum force when expanding and in particular when setting the lamellar springs 27a, 27b.
Die Vertiefung 15 zwischen Kunststoffbereich und Metallbereich wird von den Lamellenkuppen 28a, 28b nicht berührt (Figuren 2 und 3, Zone IV). Dadurch entsteht erstens weniger Abrieb, da hier keine Materialübergangskante überfahren wird. Die Vertiefung bewirkt zweitens, dass sich beim Übergang vom Kunststoffkörper 12 zum Flachkontaktstecker 11 kein zusätzlicher Kraftpeak im Kraft-Weg-Verlauf entsteht. Drittens können sich lose Partikel im Bereich der Vertiefung 15 lösen und verbleiben in einem von den Lamellenkuppen 28a, 28b unberührten Bereich. The indentation 15 between the plastic area and the metal area is not touched by the fin tips 28a, 28b (FIGS. 2 and 3, zone IV). Firstly, this results in less abrasion, since no material transition edge is passed over here. Secondly, the indentation has the effect that no additional force peak occurs in the force-displacement curve during the transition from the plastic body 12 to the flat contact plug 11 . Thirdly, loose particles can become detached in the area of the depression 15 and remain in an area untouched by the lamellar tips 28a, 28b.
Bezugszeichen Reference sign
10 Kontaktelement 10 contact element
11 Flachkontaktstecker 11 flat contact plugs
12 Kunststoffkörper 12 plastic bodies
13, 13‘, 13“ Steckerspitze 13, 13', 13" plug tip
14 Seitenteile 14 side panels
15 Vertiefung 15 deepening
16 Fase 16 bevel
17a, 17b Randkonturen 18 Querschnittsfläche 17a, 17b edge contours 18 cross-sectional area
19 Kontaktfläche(n) 19 contact surface(s)
20 Gegenkontaktelement 21 Trägerbauteil 22 Mittelachse 20 mating contact element 21 support component 22 central axis
26a, 26b, 26c, 26d Lamellen 27a, 27b Lamellenfedern 28a, 28b Lamellenkuppen 29 winkliger Übergang a, b, c Kontaktzonen (Berührflächen) a Kontaktzone (Gleiten ohne Aufweitarbeit) b Kontaktzone (Aufweiten der Lamellenfedern beim26a, 26b, 26c, 26d laminae 27a, 27b lamina springs 28a, 28b lamina tips 29 angular transition a, b, c contact zones (contact surfaces) a contact zone (sliding without expansion work) b contact zone (expansion of the lamina springs during
Steckvorgang) c Kontaktzone (Entlasten der Lamelle beim Steckvorgang) plug-in process) c contact zone (relief of the lamella during the plug-in process)
I, II, III, IV Zonen I, II, III, IV Zones
I Kunststoffsteckerfasezone I Plastic plug chamfer zone
II Erhebungszonen II elevation zones
III Talzone III valley zone
IV Vertiefungszone IV deepening zone

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Elektrisches Kontaktelement (10) für einen Steckverbinder, mit einem metallenen Flachkontaktstecker (11), bei dem zumindest an dessen steckseitigen Stirnfläche ein Kunststoffkörper (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (18) des sich von der steckseitigen Stirnfläche des Flachkontaktsteckers (11) erstreckenden Abschnitts des Kunststoffkörpers (12) zwei symmetrisch oder asymmetrisch zur Mittelachse (22) der Querschnittsfläche (18) verlaufende wellenförmige Randkonturen (17a, 17b) aufweist, deren Abstand entlang der Steckrichtung stetig variiert und dabei über den Verlauf mindestens ein lokales Maximum (Max) außerhalb der Endbereiche aufweist. 1. Electrical contact element (10) for a plug connector, with a metal flat contact plug (11), in which a plastic body (12) is arranged at least on its plug-side end face, characterized in that the cross-sectional area (18) of the plug-side end face of the Flat contact plug (11) extending section of the plastic body (12) has two wave-shaped edge contours (17a, 17b) running symmetrically or asymmetrically to the central axis (22) of the cross-sectional area (18), the distance between which varies continuously along the plug-in direction and there is at least one local maximum (Max) outside the end ranges.
2. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge der Randkonturen (17a, 17b) des Kunststoffkörpers (12) zu den Kontaktflächen (19) des metallenen Flachkontaktsteckers (11) eine konkave Vertiefung (15) ausbildet. 2. Electrical contact element according to claim 1, characterized in that the transitions of the edge contours (17a, 17b) of the plastic body (12) to the contact surfaces (19) of the metal flat contact plug (11) forms a concave depression (15).
3. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom Flachkontaktstecker (11) zum Kunststoffkörper (12) als ein winkliger Übergang (29) in Gestalt einer Fase, eines Radius, einer Kante oder einer Polynomform ausgebildet ist. 3. Electrical contact element according to claim 1, characterized in that the transition from the flat contact plug (11) to the plastic body (12) is designed as an angled transition (29) in the form of a chamfer, a radius, an edge or a polynomial shape.
4. Steckverbinderanordnung mit einem Steckverbinder, der mindestens ein elektrisches Kontaktelement mit allen Merkmalen des Anspruchs 1 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenkontaktelement (20) vorgesehen ist, das mehrere Lamellen (26a, 26b, 26c, 26d) aufweist, welche den Flachkontaktstecker (11) kontaktieren. 4. Connector arrangement with a connector which has at least one electrical contact element with all the features of claim 1, characterized in that a mating contact element (20) is provided which has a plurality of lamellae (26a, 26b, 26c, 26d), which contact the flat contact plug (11).
5. Steckverbinderanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenkontaktelement (20) mindestens zwei in Steckrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Lamellen (26a, 26b; 26c, 26d) aufweist. 5. Connector arrangement according to Claim 4, characterized in that the counter-contact element (20) has at least two lamellae (26a, 26b; 26c, 26d) arranged one after the other in the plug-in direction.
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