WO2020126859A1 - Flachsteckverbinderanordnung und flachkontakt für die flachsteckverbinderanordnung - Google Patents

Flachsteckverbinderanordnung und flachkontakt für die flachsteckverbinderanordnung Download PDF

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WO2020126859A1
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flat contact
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Michael Röhr
Till Ringel
Philip Babczynski
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Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg
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    • H01R13/112—Resilient sockets forked sockets having two legs

Definitions

  • the invention relates to a flat connector arrangement with a
  • Mating connector which has a pair of contact springs suitable for receiving the knife contact section, and with spring arms for damping relative movements between the knife contact section and the
  • the invention also relates to a flat contact for this flat connector arrangement.
  • connectors which can be designed as flat contacts, among others, are used under difficult environmental conditions. If connectors are used in motor vehicles, for example, they are often exposed to aggressive gases and vapors as well as vibrations in addition to changing temperatures.
  • Connector arrangement known consisting of a flat contact in Form of a knife contact and a socket-like
  • Spring contact arms of the spring arm contact element are coupled to the spring legs of a mechanically stiff spring, which additionally hold the flat contact in a clamping manner and are intended to prevent relative movements between the flat contact and the spring contact arms of the spring arm contact element caused by external vibrations.
  • the spring arms are integrally formed on the long narrow sides of the flat contact, and in that end sections of the spring arms designed as latching hooks are slidably mounted in a contact chamber.
  • the invention also includes a particularly advantageously designed flat contact.
  • the flat contact provided for the flat connector arrangement according to the invention has a pair of integrally formed spring arms which can compensate for vibrations acting on the flat contact both in the longitudinal direction and in the two transverse directions.
  • the spring arms allow movement in the longitudinal direction
  • the flat contact is installed by inserting it into a
  • Contact chamber which can in particular be part of a connector housing or a device housing.
  • the end sections of the spring arms which are designed as latching hooks, latch with latching recesses which are formed in the contact chamber.
  • the flat contact is preferably only mechanically connected to the contact chamber via these latching hooks.
  • the flat contact When mounted, the flat contact is in a central position within the contact chamber. This enables movement and thereby positioning of the flat contact relative to the contact chamber, as well to the contact partner of the flat contact.
  • the contact partner of the flat contact can in particular be designed as a fork contact.
  • the flat contact reduces tolerances and forces due to the torsion and bending of the spring arms within the contact chamber.
  • the flat contact is thus movably mounted in the contact chamber after assembly. If a vibration source acts on the contact chamber, the mechanical inertia of the flat contact and the spring action of the spring arms cause only a damped transmission of vibrations from the
  • Longitudinal direction of the contact chamber are larger than the latching hooks and thus form free spaces in which the latching hooks are arranged to be movable in the longitudinal direction of the contact chamber.
  • the knife contact section is in a desired position and can be deflected by the insertion bevels of the counter contact under a low counterforce. Tensions in the solder joints are caused by tolerances in the structure, flat contact and counter contact.
  • FIG. 1 shows a top view of a flat contact
  • FIG. 2 shows a side view of the flat contact
  • FIG. 3 shows a flat connector with this flat contact
  • FIG. 4 shows a sectional view of the flat plug connector
  • FIG. 5 shows a flat connector arrangement
  • Figure 6 is a sectional view of the flat connector assembly.
  • FIG. 1 shows a top view of a flat contact 10 designed according to the invention.
  • FIG. 2 shows from a side view that the flat contact 10 has a flat structure as a whole. Therefore, it can simply be punched out of a flat piece of sheet metal in one work step, without the need for bending processes as further work steps.
  • the flat contact 10 can thus be manufactured extremely inexpensively.
  • the one-piece flat contact 10 has a central flat metal strip 16, which forms a knife contact 11 at one end section and a line contacting section 17 at its other end section.
  • the line contacting section 17 can be designed in different ways and in particular can form a crimp, solder, weld or a further knife contact section.
  • a spring arm 12, 13 is formed on each of the two long narrow sides 19 of the metal strip 16.
  • the shaping points 46, 47 are preferably arranged at the same height in relation to the longitudinal direction of the metal strip 16.
  • the two spring arms 12, 13 are preferably formed and arranged in mirror symmetry with respect to the longitudinal axis of the metal strip 16.
  • each spring arm 12, 13 has a snap-in hook 14, 15 integrally molded on them. Between the shaping points 46, 47 and the latching hooks 14, 15, each spring arm 12, 13 is rounded several times, so that its direction of extension changes several times.
  • the spring arms 12, 13 overall extend mainly parallel to the longitudinal axis of the metal strip 16 of the contact element 1.
  • the flat contact 10 is inserted into a contact chamber 30, as a result of which the assembly state shown in FIG. 3 and more clearly in the sectional view in FIG. 4 is established.
  • the flat contact 10 can already have an electrically and mechanically connected connecting line 50.
  • the contact chamber 30 serves for folding the flat contact 10 and can in particular be a part of one not shown here
  • Be connector housing or a device housing Be connector housing or a device housing.
  • FIG. 4 illustrates that the latching hooks 14, 15 of the spring arms 12, 13 are inserted in latching recesses 34, 35 of the contact chamber 30.
  • Contact chamber 30 is designed such that the central metal strip 16 of the flat contact 10 does not touch the inner walls of the contact chamber 30 and can thus be displaced and tilted in several directions against the force of the spring arms 12, 13.
  • the effects of the spring arms 12, 13 acting on the contact chamber 30 are weakened, so that some external vibrations are no longer transmitted or at least only significantly reduced to the knife contact section 11 of the flat contact 10.
  • the locking hooks 14, 15 of the spring arms 12, 13 are in locking recesses 34,
  • Locking recesses 34, 35 after inserting the locking hooks 14, 15 still In each case, a free space 36, 37 remains in which the latching hooks can move along the z direction, which is illustrated by a coordinate tripod.
  • the flat connector 1 is connected to a mating connector 20, which is shown in FIGS. 5 and 6 as a fork spring contact.
  • Flat contact 10 is here of two pairs of contact springs 22 des

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Beschrieben wird eine Flachsteckverbinderanordnung mit einem Flachkontakt, der einen Messerkontaktabschnitt aufweist, mit einem Gegensteckverbinder, der ein zur Aufnahme des Messerkontaktabschnitts geeignetes Kontaktfederpaar aufweist, und mit Federarmen zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Messerkontaktabschnitt und dem Kontaktfederpaar, wobei die Federarme einstückig an die langen Schmalseiten des Flachkontakts angeformt sind, und wobei als Rasthaken ausgebildete Endabschnitte der Federarme in einer Kontaktkammer verschiebbar gelagert sind. Außerdem wird ein für diese Flachsteckverbinderanordnung vorteilhaft ausgebildeter Flachkontakt vorgestellt.

Description

Flachsteckverbinderanordnung und Flachkontakt für die
Flachsteckverbinderanordnung
Die Erfindung betrifft eine Flachsteckverbinderanordnung mit einem
Flachkontakt, der einen Messerkontaktabschnitt aufweist, mit einem
Gegensteckverbinder, der ein zur Aufnahme des Messerkontaktabschnitts geeignetes Kontaktfederpaar aufweist, und mit Federarmen zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Messerkontaktabschnitt und dem
Kontaktfederpaar. Die Erfindung betrifft zudem einen Flachkontakt für diese Flachsteckverbinderanordnung.
Viele elektrische Steckverbinder, die unter anderem als Flachkontakt ausgebildet sein können, werden unter schwierigen Umweltbedingungen eingesetzt. Werden Steckverbinder etwa in Kraftfahrzeugen verwendet, so sind sie häufig neben wechselnden Temperaturen auch aggressiven Gasen und Dämpfen, sowie auch Vibrationsbelastungen ausgesetzt.
Durch Vibrationen einerseits, sowie auch aufgrund von thermischen
Längenausdehnungen aufgrund wechselnder Temperaturen andererseits ergeben sich Relativbewegungen zwischen miteinander verbundenen
Kontakten. Bekannt ist das Phänomen der Reibkorrosion. Durch
Relativbewegungen, die die Kontakte von miteinander verbundenen
Steckverbinderteilen gegeneinander ausführen, werden die
Kontaktoberflächen mechanisch und, unter entsprechenden
Umweltbedingungen, auch chemisch belastet und angegriffen. Dadurch verschlechtern sich die elektrischen Eigenschaften der Kontakte, oftmals bis hin zum Funktionsausfall.
Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 299 06 652 U1 ist eine
Steckverbinderanordnung bekannt, bestehend aus einem Flachkontakt in Form eines Messerkontakts und einem buchsenartigen
Federarmkontaktelement. An die den Flachkontakt kontaktierenden
Federkontaktarmen des Federarmkontaktelements sind Federschenkel einer mechanisch steifen Überfeder gekoppelt, die den Flachkontakt zusätzlich klemmend halten, und die dadurch durch externe Vibrationen verursachte Relativbewegungen zwischen dem Flachkontakt und den Federkontaktarmen des Federarmkontaktelements unterbinden sollen.
Die hier buchsenseitig vorgesehenen Maßnahmen zur Verhinderung von Relativbewegungen zwischen den Kontaktelementen, und damit von
Reibkorrosion, erfordern durch die vorgesehene Überfeder einen zumindest zweiteiligen Aufbau des Federarmkontaktelements und damit einen relativ hohen Kosten- und Montageaufbau.
Es stellte sich die Aufgabe, eine besonders einfache und kostengünstige Flachsteckverbinderanordnung zu schaffen, die nur wenig anfällig für
Reibkorrosion ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Federarme einstückig an die langen Schmalseiten des Flachkontakts angeformt sind, und dass als Rasthaken ausgebildete Endabschnitte der Federarme in einer Kontaktkammer verschiebbar gelagert sind.
Die Erfindung beinhaltet zugleich einen besonders vorteilhaft ausgestalteten Flachkontakt.
Der für die erfindungsgemäße Flachsteckverbinderanordnung vorgesehene Flachkontakt weist ein paar angeformte Federarme auf, welche sowohl in Längsrichtung als auch in den beiden Querrichtungen auf den Flachkontakt einwirkenden Vibrationen ausgleichen können. Die Federarme lassen Bewegungen in Längsrichtung zu um
Relativbewegungen in dieser Richtung auszugleichen. Zudem lassen sie eine Taumelbewegung zu, die dazu geeignet sind, die Lötstellen des
Gegenkontaktes zu entlasten.
Der Flachkontakt erfüllt auf vorteilhafte Weise zugleich die folgenden
Anforderungen:
• gute Leitung von elektrischem Strom,
• Ausgleich von Längenausdehnungen und Vibrationen des Gesamtsystems, damit diese nicht die Kontaktstelle verschieben und damit zu einer
Schädigung der Kontaktstelle durch Reibkorrosion führen,
• Minimierung von Kräften, die dauerhaft auf Lötstellen (die in THT- oder SMD-Technik ausgeführt sein können) des Kontaktpartners des
Flachkontakts anstehen und diese Lötverbindungen über die Zeit beanspruchen und schädigen können,
• Ausgleich von Toleranzen des Gesamtsystems, damit diese keine
Kraftwirkung auf den Kontaktpartner des Flachkontakts und dessen
Lötstellen erzeugen,
• Positionierung des Flachkontaktes zum Kontaktpartner beim Steckvorgang,
• einfache Montage des Flachkontakts.
Die Montage des Flachkontakts erfolgt durch Einsetzen in eine
Kontaktkammer, welche insbesondere Teil eines Steckverbindergehäuses oder eines Gerätegehäuses sein kann. Die Endabschnitte der Federarme, die als Rasthaken ausgebildet sind, verrasten mit Rastausnehmungen, die in die Kontaktkammer eingeformt sind. Vorzugsweise steht der Flachkontakt nur über diese Rasthaken mit der Kontaktkammer in mechanischer Verbindung.
Der Flachkontakt befindet sich in montierten Zustand in einer Mittelstellung innerhalb der Kontaktkammer. Dies ermöglicht eine Bewegung und dadurch eine Positionierung des Flachkontakts relativ zur Kontaktkammer, sowie auch zum Kontaktpartner des Flachkontakts. Der Kontaktpartner des Flachkontakts kann insbesondere als ein Gabelkontakt ausgeführt sein. Toleranzen und Kräfte baut der Flachkontakt durch die Torsion und Verbiegung der Federarme innerhalb der Kontaktkammer ab.
Der Flachkontakt ist somit nach der Montage in der Kontaktkammer beweglich gelagert. Falls eine Vibrationsquelle auf die Kontaktkammer einwirkt bewirken die mechanische Trägheit des Flachkontakts und die Federwirkung der Federarme eine nur gedämpfte Übertragung von Vibrationen von der
Kontaktkammer auf das Messerkontaktelement des Flachkontakts. Damit kommt es auch unter mechanischen Vibrationsbelastungen zu keinen bedeutsamen Verschiebungen der Kontaktelemente gegeneinander, die eine Schädigung der Kontaktstelle bewirken könnten.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Rastausnehmungen entlang der
Längsrichtung der Kontaktkammer größer ausgebildet sind als die Rasthaken und damit Freiräume ausbilden, in der die Rasthaken in der Längsrichtung der Kontaktkammer beweglich angeordnet sind.
Vorteilhaft ist, dass der Messerkontaktabschnitt sich in einer Sollstellung befindet und durch die Einführschrägen des Gegenkontaktes unter geringer Gegenkraft ausgelenkt werden kann. Spannungen in den Lötstellen werden durch Toleranzen des Aufbaus, Flachkontakt und Gegenkontakt verursacht. Nachfolgend soll eine erfindungsgemäß ausgebildete
Flachsteckverbinderanordnung und ein vorteilhaft ausgeführter Flachkontakt einer solchen Flachsteckverbinderanordnung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen die
Figur 1 eine Draufsicht auf einen Flachkontakt,
Figur 2 eine Seitenansicht des Flachkontakts,
Figur 3 ein Flachsteckverbinder mit diesem Flachkontakt, Figur 4 eine Schnittansicht des Flachsteckverbinders,
Figur 5 eine Flachsteckverbinderanordnung,
Figur 6 eine Schnittansicht der Flachsteckverbinderanordnung.
Die Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Flachkontakt 10. Die Figur 2 verdeutlicht durch eine Seitenansicht, dass der Flachkontakt 10 im Ganzen einen ebenen Aufbau aufweist. Daher kann er in einem Arbeitsgang einfach einem ebenen Blechstück ausgestanzt werden, ohne dass etwa Biegevorgänge als weitere Arbeitsschritte erforderlich wären. Der Flachkontakt 10 kann dadurch äußerst kostengünstig hergestellt werden.
Der einstückige Flachkontakt 10 weist einen zentralen flachen Metallstreifen 16 auf, der an einem Endabschnitt einen Messerkontakt 1 1 und an seinem anderen Endabschnitt einen Leitungskontaktierungsabschnitt 17 ausbildet.
Der Leitungskontaktierungsabschnitt 17 kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein und insbesondere einen Crimp-, Löt-, Schweiß- oder einen weiteren Messerkontaktabschnitt ausbilden.
An die beiden langen Schmalseiten 19 des Metallstreifens 16 ist jeweils ein Federarm 12, 13 angeformt. Die Anformungsstellen 46, 47 sind dabei, bezogen auf die Längsrichtung des Metallstreifens 16, vorzugsweise auf gleicher Höhe angeordnet. Vorzugsweise sind die beiden Federarme 12, 13 spiegelsymmetrisch zur Längsachse des Metallstreifens 16 ausgebildet und angeordnet.
Die Endabschnitte der Federarme 12, 13 weisen jeweils einen einstückig angeformten Rasthaken 14, 15 auf. Zwischen den Anformungsstellen 46, 47 und den Rasthaken 14, 15 ist jeder Federarm 12, 13 mehrfach abgerundet, so dass sich seine Erstreckungsrichtung mehrfach ändert. Dabei bildet jeder Federarm 12, 13 aufeinanderfolgend mindestens zwei kehrenartige Kurven 40, 41 , 42, 43 aus.
Durch diese mehrfachen kehrenartigen Kurven 40, 41 , 42, 43 erstrecken sich die Federarme 12, 13 insgesamt hauptsächlich parallel zur Längsachse des Metallstreifens 16 des Kontaktelements 1.
Zur Fierstellung eines Flachsteckverbinders 1 wird der Flachkontakt 10 in eine Kontaktkammer 30 eingesetzt, wodurch der in der Figur 3, und deutlicher in der Schnittansicht der Figur 4 dargestellte Montagezustand hergestellt ist. Bei diesem Montageschritt kann der Flachkontakt 10 bereits eine elektrisch und mechanisch angebundene Anschlussleitung 50 aufweisen.
Die Kontaktkammer 30 dient zur Flalterung des Flachkontakts 10 und kann insbesondere ein Teil eines hier nicht näher dargestellten
Steckverbindergehäuses oder eines Gerätegehäuses sein.
Die Figur 4 verdeutlicht, dass die Rasthaken 14, 15 der Federarme 12, 13 in Rastausnehmungen 34, 35 der Kontaktkammer 30 eingesetzt sind. Die
Kontaktkammer 30 ist so ausgeführt, dass der zentrale Metallstreifen 16 des Flachkontakts 10 die Innenwände der Kontaktkammer 30 nicht berührt und somit gegen die Kraft der Federarme 12, 13 in mehrere Richtungen verschieb- und verkippbar ist. Flierdurch werden auf die Kontaktkammer 30 einwirkende Einwirkungen von den Federarmen 12, 13 abgeschwächt, so dass etwas äußere Vibrationen sich nicht mehr oder zumindest nur deutlich vermindert auf den Messerkontaktabschnitt 1 1 des Flachkontakts 10 übertragen.
Die Rasthaken 14, 15 der Federarme 12, 13 sind in Rastausnehmungen 34,
35 eingesetzt, welche in der Längsrichtung der Federarme 12, 13 etwas größer ausgebildet sind als die Rasthaken 14, 15, so dass in den
Rastausnehmungen 34, 35 nach dem Einsetzen der Rasthaken 14, 15 noch jeweils ein Freiraum 36, 37 verbleibt, in dem sich die Rasthaken entlang der durch ein Koordinatendreibein verdeutlichten z-Richtung bewegen können. Dieses ist vorteilhaft, da die Federarme 12, 13 in der z-Richtung starrer ausgebildet sind als in der x- und der y-Richtung. In der x- und der y-Richtung können daher die Federarme 12, 13 Bewegungen des Metallstreifens 16 relativ zur Kontaktkammer 30 recht gut federnd ausgleichen.
In der Flachsteckverbinderanordnung 100 ist der Flachsteckverbinder 1 mit einem Gegensteckverbinder 20 verbunden, der in den Figuren 5 und 6 als ein Gabelfederkontakt dargestellt ist. Der Messerkontaktabschnitt 1 1 des
Flachkontakts 10 wird hier von zwei Kontaktfederpaaren 22 des
Gabelfederkontakts 20 klemmend gehalten.
Durch die über die Federarme 12, 13 bewirkte Entkopplung übertragen sich auf die Kontaktkammer 30 einwirkende Belastungen nicht oder zumindest in deutlich vermindertem Maße auf die Verbindung zwischen dem Flachkontakt 10 und dem Gabelkontakt 20 und vermindern so die Gefahr des Auftretens von Reibkorrosion an dem Messerkontaktabschnitt 1 1 , den Kontaktfederpaaren 22 sowie an den Lötstiften 24 des Gabelkontaktes 20.
Bezugszeichen
1 Flachsteckverbinder
10 Flachkontakt
1 1 Messerkontaktabschnitt, Messerkontakt
12, 13 Federarme
14, 15 Rasthaken
16 Metallstreifen
17 Leitungskontaktierungsabschnitt
19 Schmalseiten
20 Gegensteckverbinder, Gabelfederkontakt 22 Kontaktfederpaar
24 Lötstifte
30 Kontaktkammer
34, 35 Rastausnehmungen
36, 37 Freiräume
40, 41 , 42, 43 kehrenartige Kurven
46, 47 Anformungsstellen
50 Anschlussleitung
100 Flachsteckverbinderanordnung

Claims

Patentansprüche
1. Fiachsteckverbinderanordnung (100) mit einem Flachkontakt (10), der einen Messerkontaktabschnitt (11) aufweist, mit einem Gegensteckverbinder (20), der ein zur Aufnahme des
Messerkontaktabschnits (11 ) geeignetes Kontaktfederpaar (22) aufweist, und mit Federarmen (12, 13) zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Messerkontaktabschnitt (11) und dem Kontaktfederpaar (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (12, 13) einstückig an die langen Schmalseiten (19) des Flachkontakts (10) angeformt sind, und dass als Rasthaken (14, 15) ausgebildete Endabschnitte der Federarme (12, 13) in einer Kontaktkammer (30) verschiebbar gelagert sind
2. Fiachsteckverbinderanordnung (100) nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass der Flachkontakt (10) nur über die Rasthaken (14, 15) der Federarme (12, 13) mit dem Kontaktkammer (30) verbunden ist.
3. Fiachsteckverbinderanordnung (100) nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die Rasthaken (14, 15) in Rastausnehmungen (34, 35) der Kontaktkammer (30) einrasten.
4. Flachkontakt (10) für eine Flachsteckverbinderanordnung (100), die alle Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
5. Flachkontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachkontakt (10) als Stanzteil einstückig aus Metall geformt ist.
6. Flachkontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federarme (12, 13) größtenteils parallel zur Längsachse des Flachkontakts (10) erstrecken und an ihren freien Endabschnitten einen angeformten Rasthaken (14, 15) ausbilden.
7. Flachkontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federarme (12, 13) größtenteils parallel zur Längsachse des Flachkontakts (10) erstrecken.
8. Flachkontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (12, 13) entlang ihrer Längserstreckung jeweils wenigstens zwei kehrenartige Kurven (40, 41 , 42, 43) ausbilden.
9. Flachkontakt (10) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Messerkontaktabschnitt (11 ) durch einen Endabschnitt eines flachen Metallstreifens (16) ausgebildet ist, und der Metallstreifen (16) an seinem dem Messerkontaktabschnitt (11) gegenüberliegenden Endabschnitt und jenseits der Anformungsstellen (46, 47) der Federarme (12, 13) einen Leitungskontaktierungsabschnitt (17) ausbildet
10. Flachkontakt (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
Leitungskontaktierungsabschnitt (17) einen Crimp-, L t-, Schweißabschnitt oder einen weiteren Messerkontaktabschnit ausbildet.
PCT/EP2019/084976 2018-12-17 2019-12-12 Flachsteckverbinderanordnung und flachkontakt für die flachsteckverbinderanordnung WO2020126859A1 (de)

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