WO2013113886A1 - Hülsenkontakt für einen elektrischen nullkraftsteckverbinder - Google Patents

Hülsenkontakt für einen elektrischen nullkraftsteckverbinder Download PDF

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WO2013113886A1
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plug
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Wilfried Heringhaus
Patrick Heinemann
Herbert Plate
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Kostal Kontakt Systeme Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a sleeve contact for an electrical
  • Nullkraftsteckverbinder having a main body, the one
  • Plug contact forms, and one arranged on the base body and slidable against the base body clamping sleeve which generates a contact force on the receiving portion of the sleeve contact in a sliding position for contacting the insertable into the sleeve contact plug contact.
  • Automotive sector for example for contacting control units or for
  • Connector parts needed force is not insignificant. This is due to the fact that the intended contact a relatively high contact force of one sleeve contact must be exercised on the plug-in contact inserted therein, so that a secure contact is ensured even in different environmental conditions. This contact force increases with the number of contacts to be connected accordingly. To facilitate the connection of multipolar connector parts, so-called zero force connectors have been developed that can be assembled with little effort and build the contact forces only at the end of the joining path.
  • German patent application DE 10 2004 015 344 A1 is a
  • Nullkraftsteckverbinder described in the sleeve contacts with no force pin-shaped mating contacts of a second connector part are joined together. Only in the final phase of assembling the two connector parts does an activating element bring the contact force onto the receiving region of a sleeve contact by displacing a positioning tab.
  • the European Patent EP 1 760 837 B1 describes inter alia a sleeve contact as part of an electrical zero force connector. This sleeve contact has contact blades, which are part of a
  • a displaceable clamping sleeve causes, in a first sliding position of the clamping sleeve, a pin-shaped plug contact which acts as a round or
  • the strength of the achievable contact force is thereby significantly by properties such as material type, material thickness and
  • Design of the body determined and limited.
  • the idea underlying the invention was to design a contact force producing spring as a separate item. Since the spring is manufactured independently of the main body, it can have optimized properties for contact force generation.
  • the s-shaped spring is mounted with one of its end portions as a one-sided lever on the base body. Due to the leverage of the spring can exert a large contact force on the plug contact, which is advantageous firstly to produce a good electrical connection and secondly, a particularly good
  • Plug contact allows. It is particularly advantageous that the spring as a simple S-shaped curved metal strip is very easy and inexpensive to produce.
  • the spring may consist of a different material than the main body and may be made for example of a spring steel. It is particularly advantageous, the spring of a
  • the spring has a greater material thickness than the main body.
  • the spring can be so high Have spring constant through which even a small spring deflection, a relatively high spring force can be generated.
  • FIGS. 1 and 2 show a sleeve contact according to the invention
  • FIGS. 5 and 6 each show an enlarged detail of the
  • the sleeve contact 1 consists of a base body 2, which is formed of metal and which is attached to a molded-on crimping section 8 with a, not shown here
  • Connecting cable can be mechanically and electrically connected.
  • At the input-side portion of the sleeve contact 1 is integrally formed on the base body 2 contact blade 4, which forms a receiving area 1 1 for a plug-in contact 5 together with a base 9 of the base body 2.
  • Connecting points are formed on the base 9 more, in the direction of the receiving portion 1 1 projecting contact points 6.
  • Body 2 partially encompassing resilient clamping sleeve 3. Is the clamping sleeve 3 in the region of the contact blade 4, as shown in Figure 4, so presses a bulge 15 of the clamping sleeve 3 the
  • FIGS. 1 and 2 show a sleeve contact designed according to the invention, which has a similar structure to the known sleeve contact 1 described above. Therefore, similar or comparable in their function features have been provided with the same reference numerals.
  • the sleeve contact shown in FIGS. 1 and 2 has, instead of the integrally formed contact blade 4, an S-shaped spring 7 manufactured as an individual part. An end portion 10 of the spring 7 is at a bearing point 12 within the
  • the s-shaped spring 7 forms a first S-curve section 13, the convex side of which in the direction of
  • Receiving portion 1 1 of the sleeve contact 1 extends, and a second S-curve portion 14 which rests against the clamping sleeve 3.
  • the spring 7 Since the spring 7 is mounted only at its end portion 10 on the base body 2, it forms a one-sided lever with a short lever arm between the end portion 10 and the first S-curve portion 13 which abuts the plug contact 5 and a comparatively long Lever arm from End portion 10 to the second S-curve portion 14 of the spring 7, which bears against the bulge 15 of the clamping sleeve 3.
  • the spring 7 can exercise a large contact force on the inserted plug contact 5 due to the leverage, which is firstly advantageous for producing a good electrical connection and secondly also allows a secure mechanical attachment of the plug contact 5 within the sleeve contact 1. This has a supporting effect that the spring 7 as one of
  • Body 2 independent item is made and therefore may have a higher material thickness and a particularly suitable
  • the spring 7 may be made of a spring steel and have a much higher spring constant than the integrally formed with the base body contact blade 4 in a prior art connector, as outlined in Figures 1 and 2.
  • Figures 5 and 6 illustrate in enlarged partial views of Figures 1 and 2, a particularly advantageous possibility for the design of
  • the sleeve contact according to the invention also has a plurality of contact points integrally formed on its base surface 9 which, as two support points arranged one behind the other, provide stable support for the insertable plug pin 5 and at the same time defined electrical contact points.
  • the contact points 6a, 6b of the sleeve contact according to the invention are configured identically as dome-shaped elevations.
  • a first contact point 6a is hereby shaped as a conventionally formed contact tip.
  • a second contact point 6b has the shape of an inclined plane, which forms a sharp edge 16 at its end. This sharp edge 16 expresses itself, supported by the

Landscapes

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

Abstract

Beschrieben wird ein Hülsenkontakt (1) für einen elektrischen Nullkraftsteckverbinder, der einen Grundkörper (2) aufweist, der einen Aufnahmebereich (11) zum Einfügen eines komplementären elektrischen Steckkontakts (5) ausbildet, und der eine am Grundkörper angeordnete und gegen den Grundkörper verschiebbare Spannhülse (3) aufweist, die in einer Schiebestellung zum Kontaktieren des in den Hülsenkontakt einsetzbaren Steckkontakts eine Kontaktkraft auf den Aufnahmebereich des Hülsenkontakts erzeugt, wobei die Spannhülse auf eine als Zusatzteil in den Grundkörper eingebrachte Feder (7) einwirkt, welche ein s-förmiges Profil aufweist und an einem (10) ihrer Endabschnitte am Grundkörper gelagert ist und dadurch einen einseitigen Hebel ausbildet, mit einem kürzeren Hebelarm zwischen dem Endabschnitt (10) und einem ersten S-Kurvenabschnitt (13), der an dem einfügbaren Steckkontakt zur Anlage kommt, und einem im Vergleich dazu längeren Hebelarm vom ersten S-Kurvenabschnitt (13) bis zu einem zweiten S-Kurvenabschnitt (14), der an einer Ausbuchtung (15) der Spannhülse anliegt.

Description

Hülsenkontakt für einen elektrischen Nullkraftsteckverbinder
Die Erfindung betrifft einen Hülsenkontakt für einen elektrischen
Nullkraftsteckverbinder, der einen Grundkörper aufweist, der einen
Aufnahmebereich zum Einfügen eines komplementären elektrischen
Steckkontakts ausbildet, und der eine am Grundkörper angeordnete und gegen den Grundkörper verschiebbare Spannhülse aufweist, die in einer Schiebestellung zum Kontaktieren des in den Hülsenkontakt einsetzbaren Steckkontakts eine Kontaktkraft auf den Aufnahmebereich des Hülsenkontakts erzeugt.
Steckverbinder, wie sie in modernen Geräten und insbesondere im
Automotivbereich, etwa zur Kontaktierung von Steuergeräten oder zum
Anschließen der im Armaturenbrett integrierten elektrischen/elektronischen Baugruppen an das Bordnetz eingesetzt werden, weisen aufgrund der zunehmenden Komplexität solcher Baugruppen oftmals eine hohe Polzahl auf. Die zum Zusammenführen von konventionellen vielpoligen
Steckverbinderteilen benötigte Kraft ist nicht unerheblich. Dieses liegt darin begründet, daß zum bestimmungsgemäßen Kontaktieren eine relativ hohe Kontaktkraft von jeweils einem Hülsenkontakt auf den darin eingesetzten Steckkontakt ausgeübt werden muß, damit eine sichere Kontaktierung auch bei unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen gewährleistet ist. Diese Kontaktkraft steigt mit der Anzahl der zu verbindenden Kontakte entsprechend an. Um das Verbinden von vielpoligen Steckverbinderteilen zu erleichtern, sind sogenannte Nullkraftsteckverbinder entwickelt worden, die mit nur geringem Kraftaufwand zusammengefügt werden können und die die Kontaktkräfte erst am Ende des Fügeweges aufbauen.
In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 015 344 A1 ist ein
Nullkraftsteckverbinder beschrieben, bei dem Hülsenkontakte kräftefrei mit stiftförmigen Gegenkontakten eines zweiten Steckverbinderteils zusammengefügt werden. Erst in der Endphase des Zusammenfügens der beiden Steckverbinderteile bringt jeweils ein Aktivierungselement durch Verschieben einer Stelllasche die Kontaktkraft auf den Aufnahmebereich eines Hülsenkontakts auf.
Die europäische Patentschrift EP 1 760 837 B1 beschreibt unter anderem einen Hülsenkontakt als Teils eines elektrischen Nullkraftsteckverbinders. Dieser Hülsenkontakt weist Kontaktlamellen auf, die als Teil eines
Grundkörpers ausgebildet sind. Diesem Stand der Technik entsprechende Hülsenkontakte sind im vorliegenden Dokument in der Figuren 3 und 4 dargestellt und werden anhand der Figurenbeschreibung noch näher erläutert.
Bei den aus den vorgenannten Schriften bekannten Hülsenkontakten bewirkt jeweils eine verschiebliche Spannhülse, dass in einer ersten Schiebestellung der Spannhülse ein stiftförmiger Steckkontakt, der als Rund- oder
Flachkontakt ausgeführt sein kann, nahezu kraftfrei in eine Aufnahmeöffnung des Grundkörpers eingeschoben werden kann. In einer zweiten
Schiebestellung presst die Spannhülse Kontaktpunkte und/oder
Kontaktlamellen des Grundkörpers gegen den eingefügten Steckkontakt und stellt so die für eine gutleitende elektrische Verbindung erforderliche
Kontaktkraft her. Die Stärke der hierbei erreichbaren Kontaktkraft wird dabei wesentlich durch Eigenschaften wie Materialart, Materialstärke und
Formgebung des Grundkörpers bestimmt und auch begrenzt.
Es stellte sich die Aufgabe, auf einfache und kostengünstige Weise einen elektrischen Hülsenkontakt für einen Nullkraftsteckverbinder zu schaffen, der eine besonders hohe Kontaktkraft herstellen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannhülse auf eine als Zusatzteil in den Grundkörper eingebrachte Feder einwirkt, welche ein s-förmiges Profil aufweist und an einem ihrer Endabschnitte am
Grundkörper gelagert ist und dadurch einen einseitigen Hebel ausbildet, mit einem kürzeren Hebelarm zwischen dem Endabschnitt und einem ersten S-Kurvenabschnitt, der an dem einfügbaren Steckkontakt zur Anlage kommt, und einem im Vergleich dazu längeren Hebelarm vom Endabschnitt bis zu einem zweiten S-Kurvenabschnitt, der an einer Ausbuchtung der Spannhülse anliegt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee bestand darin, eine die Kontaktkraft herstellende Feder als ein separates Einzelteil auszubilden. Da die Feder vom Grundkörper unabhängig gefertigt ist, kann sie zur Kontaktkrafterzeugung optimierte Eigenschaften aufweisen. Die s-förmig ausgebildete Feder ist mit einem ihrer Endabschnitte als ein einseitiger Hebel am Grundkörper gelagert. Aufgrund der Hebelwirkung kann die Feder eine große Kontaktkraft auf den Steckkontakt ausüben, was erstens zur Herstellung einer guten elektrischen Verbindung vorteilhaft ist und zweitens auch eine besonders gute
mechanische Befestigung eines in den Hülsenkontakt einfügbaren
Steckkontakts ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist, dass die Feder als einfacher s-förmig gebogener Metallstreifen sehr einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Vorteilhaft ist auch, dass die Feder aus einem anderen Material als der Grundkörper bestehen kann und beispielsweise aus einem Federstahl hergestellt sein kann. Besonders vorteilhaft ist es, die Feder aus einem
Edelstahl zu fertigen, wodurch eine hohe Korrosionsbeständigkeit und damit lang anhaltende gute elektrische Kontakteigenschaften erreichbar sind.
Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass die Feder eine größere Materialstärke als der Grundkörper aufweist. Die Feder kann so eine hohe Federkonstante besitzen, durch die schon mit einer kleinen Federauslenkung eine relativ hohe Federkraft erzeugt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüche und der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen in jeweils einer Schnittansicht die
Figuren 1 und 2 einen erfindungsgemäßen Hülsenkontakt,
Figuren 3 und 4 einen Hülsenkontakt nach dem Stand der Technik,
Figuren 5 und 6 jeweils einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus den
Figuren 1 und 2.
Ein Hülsenkontakt nach dem Stand der Technik ist in den Figuren 3 und 4 in zwei unterschiedlichen Montagezuständen dargestellt. Der Hülsenkontakt 1 besteht aus einem aus Metall geformten Grundkörper 2, der an einem angeformten Crimpabschnitt 8 mit einer, hier nicht dargestellten
Anschlussleitung mechanisch und elektrisch verbunden werden kann. Am eingangsseitigen Abschnitt des Hülsenkontakts 1 befindet sich eine einstückig an den Grundkörper 2 angeformte Kontaktlamelle 4, die zusammen mit einer Grundfläche 9 des Grundkörpers 2 einen Aufnahmebereich 1 1 für einen Steckkontakt 5 ausbildet. Zur Ausbildung definierter elektrischer
Verbindungsstellen sind an die Grundfläche 9 mehrere, in Richtung des Aufnahmebereichs 1 1 hervorstehende Kontaktpunkte 6 angeformt.
Am Grundkörper 2 verschieblich angeordnet ist eine den Umfang des
Grundkörpers 2 teilweise umgreifende federnde Spannhülse 3. Befindet sich die Spannhülse 3 im Bereich der Kontaktlamelle 4, wie in der Figur 4 dargestellt, so drückt eine Ausbuchtung 15 der Spannhülse 3 die
Kontaktlamelle 4 in Richtung auf einen eingesetzten Steckkontakt 5. Ist die Spannhülse 3 dagegen, entsprechend der Ansicht in der Figur 3, entfernt von den Kontaktlamelle 4 angeordnet, so wirkt von der Spannhülse 3 keine Kraft auf die Kontaktlamelle 4. Die letztgenannte Anordnung der Spannhülse 3 auf dem Grundkörper 2 ermöglicht es daher, einen hier als Flachsteckerstift ausgebildeten Steckkontakt 5 kraftfrei in den Aufnahmebereich 1 1 zwischen der Kontaktlamelle 4 und der Grundfläche 9 einzufügen.
In den Figuren 1 und 2 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Hülsenkontakt dargestellt, der einen ähnlichen Aufbau aufweist wie der zuvor beschriebene bekannte Hülsenkontakt 1 . Daher sind gleichartige oder in ihrer Funktion vergleichbare Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Hülsenkontakt weist der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Hülsenkontakt statt der einstückig angeformten Kontaktlamelle 4 eine als Einzelteil gefertigte s-förmige Feder 7 auf. Ein Endabschnitt 10 der Feder 7 ist an einer Lagerstelle 12 innerhalb des
Grundkörpers 2 beweglich gelagert. Die s-förmige Feder 7 bildet einen ersten S-Kurvenabschnitt 13 aus, dessen konvexe Seite sich in Richtung des
Aufnahmebereichs 1 1 des Hülsenkontakts 1 erstreckt, sowie einen zweiten S- Kurvenabschnitt 14, der an der Spannhülse 3 anliegt.
Wird nach dem Einsetzen eines Steckkontakts 5 in den Aufnahmebereich 1 1 die Spannhülse 3 gegen den Grundkörper 2 verschoben, so trifft schließlich eine Ausbuchtung 15 der Spannhülse 3 auf den zweiten S-Kurvenabschnitt 14 der Feder 7. Hierdurch wird der freie Abschnitt der Feder 7 in Richtung des Aufnahmebereichs 1 1 verschoben. Zugleich wird der erste S-Kurvenabschnitt 13 der Feder 7 an den Steckkontakt 5 angepresst.
Da die Feder 7 nur an ihrem Endabschnitt 10 am Grundkörper 2 gelagert ist, bildet sie einen einseitigen Hebel aus und zwar mit einem kurzen Hebelarm zwischen dem Endabschnitt 10 und dem ersten S-Kurvenabschnitt 13, der am Steckkontakt 5 anliegt und einem im Vergleich dazu langen Hebelarm vom Endabschnitt 10 bis zum zweiten S-Kurvenabschnitt 14 der Feder 7, der an der Ausbuchtung 15 der Spannhülse 3 anliegt.
Die Feder 7 kann aufgrund der Hebelübersetzung eine große Kontaktkraft auf den eingesetzten Steckkontakt 5 ausüben, was erstens zur Herstellung einer guten elektrischen Verbindung vorteilhaft ist und zweitens auch eine sichere mechanische Befestigung des Steckkontakts 5 innerhalb des Hülsenkontakts 1 ermöglicht. Hierbei wirkt sich unterstützend aus, dass die Feder 7 als ein vom
Grundkörper 2 unabhängiges Einzelteil gefertigt ist und daher eine höhere Materialstärke aufweisen kann und aus einem besonders geeigneten
Federmaterial bestehen kann. Insbesondere kann die Feder 7 aus einem Federstahl gefertigt sein und eine sehr viel höhere Federkonstante aufweisen als die einstückig mit dem Grundkörper ausgebildeten Kontaktlamelle 4 bei einem vorbekannten Steckverbinder, wie er in den Figuren 1 und 2 skizziert ist.
Die Figuren 5 und 6 verdeutlichen in vergrößerten Teilansichten der Figuren 1 und 2 eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Ausgestaltung von
Kontaktpunkten 6a, 6b. Wie bereits der in den Figuren 3 und 4 dargestellte Hülsenkontakt nach dem Stand der Technik weist auch der erfindungsgemäße Hülsenkontakt mehrere an seine Grundfläche 9 angeformte Kontaktpunkte auf, die als zwei hintereinander angeordnete Auflagepunkte eine stabile Unterstützung des einfügbaren Steckerstifts 5 und zugleich definierte elektrische Kontaktstellen schaffen.
Im Gegensatz zu den beiden identisch als kuppenförmige Erhebungen ausgestalteten Kontaktpunkten 6 des vorbekannten Hülsenkontakts, sind die Kontaktpunkte 6a, 6b des erfindungsgemäßen Hülsenkontakts
verschiedenartig ausgebildet. Ein erster Kontaktpunkt 6a ist hierbei als eine konventionell ausgebildete Kontaktkuppe geformt. Ein zweiter Kontaktpunkt 6b weist die Form einer schiefen Ebene auf, welche an ihrem Ende eine scharf abfallende Kante 16 ausbildet. Diese scharfe Kante 16 drückt sich, unterstützt durch die
Hebelwirkung der Feder 7, die oberhalb der beiden Kontaktpunkte 6a, 6b auf den Steckerstift 5 einwirkt, ein Stück weit in das Material des Steckerstifts 5 ein und stabilisiert so den Steckerstift 5 innerhalb des Hülsenkontakts.
Insbesondere wird ein seitliches Verschieben, Verdrehen oder Herausziehen des Steckerstifts 5 aus dem Hülsenkontakt durch den scharfkantigen
Kontaktpunkt 6b erheblich erschwert.
Bezugszeichenliste
1 Hülsenkontakt
2 Grundkörper
3 Spannhülse
4 Kontaktlamelle
5 Steckkontakt (Steckerstift)
6, 6a, 6b Kontaktpunkte
7 Feder
8 Crimpabschnitt
9 Grundfläche
10 Endabschnitt
1 1 Aufnahmebereich
12 Lagerstelle
13 erster S-Kurvenabschnitt
14 zweiter S-Kurvenabschnitt
15 Ausbuchtung
16 Kante

Claims

Patentansprüche
1 . Hülsenkontakt (1 ) für einen elektrischen Nullkraftsteckverbinder, der einen Grundkörper (2) aufweist, der einen Aufnahmebereich (1 1 ) zum Einfügen eines komplementären elektrischen Steckkontakts (5) ausbildet, und der eine am Grundkörper (2) angeordnete und gegen den
Grundkörper (2) verschiebbare Spannhülse (3) aufweist, die in einer Schiebestellung zum Kontaktieren des in den Hülsenkontakt (1 ) einsetzbaren Steckkontakts (5) eine Kontaktkraft auf den Aufnahmebereich des Hülsenkontakts (1 ) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhülse (3) auf eine als Zusatzteil in den Grundkörper (2) eingebrachte Feder (7) einwirkt, welche ein s-förmiges Profil aufweist und an einem ihrer Endabschnitte (10) am Grundkörper (2) gelagert ist und dadurch einen einseitigen Hebel ausbildet, mit einem kürzeren Hebelarm zwischen dem Endabschnitt (10) und einem ersten S-Kurvenabschnitt (13), der an dem einfügbaren Steckkontakt (5) zur Anlage kommt, und einem im Vergleich dazu längeren Hebelarm vom Endabschnitt (10) bis zu einem zweiten S-Kurvenabschnitt (14), der an einer Ausbuchtung (15) der
Spannhülse (3) anliegt.
2. Hülsenkontakt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (7) eine größere Materialstärke aufweist als der Grundkörper (2).
3. Hülsenkontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (7) aus einem anderen Material besteht als der Grundkörper (2).
4. Hülsenkontakt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (7) als Stahlfeder ausgebildet ist.
5. Hülsenkontakt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Grundkörper (2) einstückig ausgebildet ist.
6. Hülsenkontakt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Spannhülse (3) federnd ausgebildet ist.
7. Hülsenkontakt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an eine Grundfläche (9) des Hülsenkontakts in den Aufnahmebereich (1 1 ) hervorstehende Kontaktpunkte (6, 6a, 6b) angeformt sind, von denen wenigstens ein Kontaktpunkt (6b) scharfkantig ausgebildet ist.
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