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Die Erfindung betrifft eine elektrische
Kontaktiervorrichtung, insbesondere zur Übertragung von mittleren bis
hohen Strömen,
mit einer Anzahl parallel zueinander angeordneter Kontaktfedern
zum Anschluss wenigstens eines komplementären Flachmesserkontakts, wobei
die Kontaktiervorrichtung in einstückig-stoffschlüssiger Zuordnung
Anschlusspins zur elektrischen und/oder mechanischen Verbindung
mit einer Leiterplatte aufweist.
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Eine derartige Kontaktiervorrichtung,
von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist in Verbindung mit
einem Steckverbinder beispielsweise aus
US 6 210 240 B1 bekannt.
Dabei ist in einem Isolierstoffgehäuse eine Mehrzahl von untereinander
gleichgestalteten Kontaktiervorrichtungen vorgesehen. Jede Kontaktiervorrichtung
besteht aus einem einstückigen,
durch Stanzen und Biegen erzeugten Kontaktkörper mit einzelnen, jeweils
paarweise angeordneten federnden Kontaktschenkeln. Die Kontaktschenkel
bilden einen Einsteckspalt für
einen Gegenkontakt aus, z.B. einen Flachmesserkontakt eines Gegensteckers
oder eines elektrischen Gerätes.
Bestimmt und geeignet sind solche Kontaktiervorrichtungen z.B. im
Automobilbau im Zusammenhang mit in Fahrzeugen untergebrachten Sicherungskästen. Dann
dienen derartige Kontaktiervorrichtungen zum Einstecken der Messerkontakte
von Sicherungen, Relais od.dgl.
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Aufgabe solcher Kontaktiervorrichtungen
ist die Übertragung
mittlerer Ströme
(oberhalb von 16 Ampere) und hoher Ströme (oberhalb von 50 Ampere).
Wichtig bei diesen Kontaktiervorrichtungen sind hohe Kontaktkräfte, die
die Kontaktfedern auf die Gegenkontakte ausüben und auch eine möglichst hohe
Anzahl von Kontaktpunkten. Ein wesentliches Merkmal dies zu erreichen,
besteht beim Gegenstand der
US
6 210 240 B1 darin, den Kontaktfedern einen stabilen Halt
zu geben, was durch eine käfigartige
Ausgestaltung der Basis der Kontaktiervorrichtung und deren feste
Einbettung und Verrastung in Aufnahmekammern des Isolierstoffkörpers erzielt.
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Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Kontaktiervorrichtung
besteht darin, dass sämtliche Kontakte
des Steckverbinders untereinander identisch sind; das bedeutet also,
dass für
jeden Anwendungsfall ein spezifischer Steckverbinder konstruiert und
gefertigt werden muss. Andererseits werden aber bei vielen Anwendungen
verschieden gestaltete Kontaktiervorrichtungen benötigt, da
beispielsweise Relais unterschiedlich große Flachmesserkontakte aufweisen
und auch davon abweichende Sicherungen nicht grundsätzlich untereinander
identische Anschlussmesser aufweisen.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist
es im wesentlichen, eine Kontaktiervorrichtung der als bekannt vorausgesetzten
Art zu schaffen, die bedeutend einfacher herzustellen und auch universeller einsetzbar
ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und ist dem entsprechend dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktiervorrichtung aus wenigstens zwei Kontaktstreifen
zusammengefügt
ist, wobei jeder Kontaktstreifen einen Zentralstreifen aufweist, an
den – sich
quer zu diesem ausgerichtete – Gabelfedern
angebunden sind, und dass die wenigstens zwei Kontaktstreifen in
gegenseitiger flächiger
Anlage ihrer Zentralstreifen derart zusammengefügt sind, dass die Gabelfedern
der Kontaktstreifen unter Berücksichtigung
ihrer deckungsgleich fluchtenden Anordnung im wesentlichen kammartig
ineinander greifen.
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Im Unterschied zum Stand der Technik
sieht die Erfindung vor, eine Kontaktiervorrichtung den jeweiligen
Bedürfnissen
entsprechend auszugestalten. Dies geschieht prinzipiell dadurch,
dass die Erfindung ein modulares Gabelfederkontaktsystem in Vorschlag
bringt. Eine Kontaktiervorrichtung entsprechend der Erfindung besteht
im einfachsten Fall aus zwei aneinander gefügten Kontaktstreifen auswählbarer
Breite, wobei jeder der beiden Kontaktstreifen eine Anzahl von Gabelfedern
aufweist, die mit einer Anzahl von Gabelfedern des zweiten Kontaktstreifens
zusammenwirken. Alle Gabelfedern liegen dabei fluchtend in einer
Reihe, so dass sich ein durchgehender Kontaktspalt für einen
Flachmesserkontakt ergibt.
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Bildet man nach diesem Prinzip eine
Kontaktiervorrichtung durch Zusammenfügen dreier Kontaktstreifen
aus, kann sich – gleiche
Breite unterstellt – eine
Kontaktiervorrichtung mit einer gegenüber der ersten Variante mit
zwei Kontaktstreifen um 50% höheren
Anzahl von Kontaktzonen ergeben. Die Anzahl der Kontaktzonen lässt sich
verdoppeln, wenn vier Kontaktstreifen entsprechend zusammengefügt werden,
wobei immer das Prinzip herrscht, dass die an den Kontaktstreifen
ausgebildeten Gabelfedern kammartig ineinander greifen, um einen
einheitlichen, durchgehenden Einsteck- und Kontaktkanal für den Kontaktabschnitt
der Gegen-Kontaktiervorrichtung beizubehalten.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann
mindestens einer der wenigstens zwei Kontaktstreifen mit an den
Zentralstreifen angebundenen Anschlusspins versehen sein. Bei Verwendung
zweier Kontaktstrei fen zur Bildung einer Kontaktiervorrichtung wird
man zweckmäßig an beiden
Kontaktstreifen Anschlusspins vorsehen. Dadurch gelangt man zu einer
weiteren Vereinfachung, die erfindungsgemäß dadurch erzielt wird, dass
je wenigstens zwei der Kontaktstreifen untereinander identisch ausgebildet,
jedoch spiegelbildlich zueinander zusammengefügt sind.
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Bei einer aus drei Kontaktstreifen
zusammengefügten
Kontaktiervorrichtung ist es vorteilhaft, wenn der mittlere Kontaktstreifen
mit Anschlusspins versehen ist oder wenn die beiden äußeren Kontaktstreifen
mit Anschlusspins versehen sind.
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Bei einer aus vier Kontaktstreifen
zusammengefügten
Kontaktiervorrichtung sind bevorzugt die beiden äußeren oder aber die beiden
inneren Kontaktstreifen mit Anschlusspins versehen.
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Ein besonders vorteilhaftes weiteres
Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Kontaktstreifen von
Kürzungsabschnitten
endlos erzeugter Kontaktstreifen gebildet sind. Dabei ist insbesondere daran
gedacht, die Kürzungsabschnitte
erst nach dem Zusammenfügen
der einzelnen Endlos-Kontaktstreifen aneinander mittels Durchtrennen
des Kontaktstreifen-Pakets zu erzeugen.
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Durch schlichtes Abtrennen von Kontaktstreifen-Abschnitten
frei ausgewählter
Länge lassen sich
dadurch individuell dimensionierte Kontaktiervorrichtungen auf aller
einfachste Weise erzeugen. Gleichgültig, wie breit die gewünschte Kontaktiervorrichtung
sein soll, wird sie stets aus demselben Ausgangsmaterial, nämlich den
endlos erzeugten Kontaktstreifen, durch Ausstanzen und Biegen sowie
anschließendes
Paketieren und Ablängen
gewonnen. Auch die Anzahl der zusammen zu fügenden Kürzungsabschnitte ist in weiten
Grenzen wählbar,
wobei bevorzugt zwei bis fünf
Streifen in Frage kommen dürften.
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Gemäß weiterer Ausgestaltung der
Erfindung sind die aus einem flachen Kontaktblechstreifen ausgeschnittenen
Gabelfedern aus der mit der Ebene des Kontaktblechstreifens übereinstimmenden
Ebene des Zentralstreifens heraus verschränkt.
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In diesem Zusammenhang ist des weiteren vorgesehen,
dass die Gabelfendern über
mit ihrem Gabelsteg verbundene Verbindungsabschnitte an den Zentralstreifen
angebunden sind und die Verbindungsabschnitte asymmetrisch bzw.
außermittig
an den Gabelsteg angebunden sind. Dadurch können auf einfache Weise die
aneinander anliegenden und somit unvermeidbar in verschiedenen Ebenen
nebeneinander befindlichen Kontaktstreifen dennoch identisch sein
und ihre – kammartig
ineinander greifenden – Gabelfedern
gleichwohl in einer einzigen fluchtenden Reihe ausgerichtet sein.
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Die Gestaltung der Anschlusspins
ist prinzipiell frei wählbar.
Es kommen Lötanschlussstifte ebenso
in Frage wie beispielsweise steckerartige Anschlussstifte mit elastischen
Einpresszonen oder auch SMD-Lötbeinchen.
Vorteilhaft ist es, wenn die aus einem flachen Kontaktblechstreifen
ausgeschnittenen Anschlusspins aus der mit der Ebene des Kontaktblechstreifens übereinstimmenden
Ebene des Zentralstreifens heraus verkröpft sind. Sie können somit
seitlich neben den Zentralstreifen platziert werden. Somit können auf
einfachste Weise auch die gewünschten
Kontaktrasterabstände
eingerichtet werden.
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Insbesondere im Zusammenhang mit
Anschlusspins nach der SMT-Technik (Anschlüsse mit SMD-Lötbeinchen)
kann es vorteilhaft sein, diese derart zu verkröpfen bzw. umzubiegen, dass
sie zwischen sich eine Leiterplatte beidseitig kontaktieren können.
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Was die Verbindung mehrerer Kontaktstreifen
aneinander betrifft, wird vorgeschlagen, die Zentralstreifen stoffschlüssig, z.B.
durch Schweißen,
Löten u.dgl.,
und/oder kraftschlüssig,
etwa durch gegenseitigen Eingriff von Noppen, Butzen, Zungen od. dgl.,
zusammenzufügen.
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Schließlich können die Zentralstreifen mit Durchbrüchen versehen
sein, die sog. Entlastungsdurchbrüche darstellen zur Gewichtsreduktion
wie auch zur Erleichterung des Abtrennens der Kürzungsabschnitte vom Endlosmaterial.
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Im übrigen wird die Erfindung durch
die nachfolgende Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der
beiliegenden Zeichnungen noch verdeutlicht. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Kontaktiervorrichtung, die
aus drei Kontaktreifen zusammengefügt ist und fünf Gabelfederkontakte aufweist,
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2 eine
Darstellung zur Erläuterung
der Verfahrensschritte zur Erzeugung der in 1 gezeigten Kontaktiervorrichtung,
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3 eine
Darstellung entsprechend 2 zur
Erläuterung
der Verfahrensschritte zur Erzeugung einer aus vier Kontaktstreifen
zusammengesetzten Kontaktiervorrichtung, die in 6a bis 6c auch
in betriebsbereitem Zustand gezeigt ist,
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4 eine
Darstellung entsprechend 3, jedoch
in einem darauf folgenden Herstellungsstadium,
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5 eine
Darstellung entsprechend 3 und 4, jedoch in einem noch späteren Herstellungsstadium,
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6a–6c eine mit den in 3 und 5 skizzierten Verfahrensschritten erzeugte
Kontaktiervorrichtung,
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7–9 verschiedene weitere Ausführungsformen
von Kontaktiervorrichtungen, jeweils in perspektivischer Absicht,
und
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10 und 11 Darstellungen zur Erläuterung der
Anwendung der erfindungsgemäßen Kontaktiervorrichtung
am Beispiel eines Kfz-Sicherungskastens.
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Eine insgesamt mit 10 bezeichnete
Kontaktiervorrichtung umfasst eine Anzahl von Kontaktfedern 11,
die bei sämtlichen
Ausführungsformen
als Gabelfedern ausgebildet sind und nachfolgend auch als solche
bezeichnet werden. Die Gabelfedern 11 sind so angeordnet,
dass sie alle in einer Flucht liegen und einen durchgehenden Kontaktkanal 12 für einen
Gegenkontakt, z.B. einen Messerkontakt einer Sicherung oder eines
Relais, ausbilden.
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Die Ausgestaltung der Kontaktfedern
11 als Gabelfedern
ist insoweit von Bedeutung, als solche Federn (im Unterschied zu
den in
US 6 210 240
B1 verwendeten) wesentlich höhere Kontaktkräfte ausüben können, da
die Federschenkel gegen ihre hohe Kante beansprucht werden.
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Jede Gabelfeder 11 besitzt
also in an sich bekannter Ausgestaltung zwei Gabelschenkel 13 und einen
diese an den unteren Enden miteinander verbindenden Gabelsteg 14.
Die Gabelfedern 12 stehen über Verbindungsstege 15 mit
einem sogenannten Zentralstreifen 16 in stoffschlüssiger Verbindung.
Die Verbindungsstege 15 sind mittig oder derart asymmetrisch
bzw. außermittig
an den Gabelstegen 14 angeordnet, dass immer gewährleistet
ist, dass sämtliche
Gabelfederkotakte jedes 'Gabelfederkontaktpakets' deckungsgleich in
einer Flucht liegen, wie dies die Zeichnungen veranschaulichen.
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An den unteren Längsseiten der Zentralstreifen 16 sind
Anschlusspins 17 ausgeschnitten und ggf. ausgebogen. Wie
aus 1 ersichtlich, greifen diese
beim dargestellten Ausführungsbeispiel
in Bohrungen 18 einer Leiterplatte 29 zur mechanischen Befestigung
und elektrischen Verbindung mit dieser. Mit 19 sind in 1 noch sog. Entlastungsdurchbrüche bezeichnet,
die in den jeweiligen Zentralstreifen 16 vorgesehen sind.
Sie haben den Zweck der Gewichtsreduzierung und der Erleichterung
des Durchtrennens der Zentralstreifen 16, wenn – wie weiter unten
beschrieben – aus
Endlostreifen Kürzungsabschnitte
abgetrennt werden.
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Die Kontaktiervorrichtung 10 in 1 ist aus drei Kontaktstreifen 20, 21 und 22 zusammengefügt und zwar
derart, dass die Zentralstreifen 16 jeweils flächig aneinander
liegen, was die Zeichnung gut veranschaulicht.
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Mit 23 sind Stellen oder
Bereiche angegeben, die Verbindungen oder Befestigungsmittel andeuten
sollen, mit denen die Kontaktstreifen 20, 21 und 22 im
Bereich ihrer Zentralstreifen 16 aneinander befestigt sind.
Diese Befestigung kann stoffschlüssig erfolgen,
zum z.B. durch Schweißen,
Löten,
Kleben od.dgl. und/oder auch kraftschlüssig durch Ineinandergreifen
von Zapfen, Zungen, Lappen und Öffnungen
bzw. Noppen und Butzen.
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Der Aufbau der Kontaktiervorrichtung 10 wird
des weiteren noch anhand der 2 bis 5 beschrieben, die zugleich
den Herstellungsprozess erläutern
sollen.
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2 zeigt
das Entstehen der drei Kontaktstreifen 20, 21 und 22 zum
Aufbau der Kontaktiervorrichtung nach 1.
(Entsprechend dem geschichteten Aufbau der Kontaktiervorrichtung
nach 1 hat man sich
den Kontaktstreifen 21 allerdings zwischen den Kontaktstreifen 20 und 22 vorzustellen).
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Aus einem Blech rechteckigen Querschnitts, insbesondere
aus Kontaktfederbronze, werden zunächst ein Zentralstreifen 16 sowie
Gabelkontaktfedern 11 ausgestanzt. Im Falle der Kontaktstreifen 20 und 22 werden
an den den Kontaktfedern 11 gegenüberliegenden Längsrändern noch
die Anschlusspins 17 mit ausgestanzt. Dieses Stadium zeigen
die Abbildungen in 2 in
ihren Bereichen, die jeweils mit A bezeichnet sind.
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Im weiteren Verlauf des Herstellungsprozesses
werden die Gabelfedern 11 gegenüber dem Zentralstreifen 16 um
ihre jeweilige Längsachse
verschränkt.
Dies äußert sich
in einer Verdrillung der Verbindungsstege 15. Im Falle
der Kontaktstreifen 20 und 22 werden außerdem die
Anschlusspins 17 verkröpft,
so dass sie aus der Flächenebene
des Kontaktstreifens seitlich heraustreten, wie dies in 2 erkennbar ist. Dieses
Stadium ist im jeweiligen Abschnittsbereich B der Streifen in 2 gezeigt.
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Endlosbänder der jeweiligen im Abschnitt
B gezeigten Konfiguration dienen sodann als Ausgangsprodukte für die Paketierung
einer Kontaktiervorrichtung 10. Diese Streifen werden – in flächiger Anlage
ihrer Zentralstreifen 16 aneinander – derart zusammengefügt, dass
sämtliche
Gabelkontaktfedern 11 – einen
einzigen, durchgehend verlaufenden Einsteckspalt bildend – flächenparallel
nebeneinander liegen, wie 1 dies
bereits veranschaulichte. Nun wird das streifenförmige Paket entlang von in 2 willkürlich eingetragenen Linien 24 durchtrennt,
so dass die einzelnen Paketstreifen als Kürzungsabschnitte 25 vorliegen.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist noch zu erwähnen, dass die Kontaktstreifen 20 und 22 identisch ausgebildet
sein können
und lediglich spiegelbildlich zueinander orientiert angeordnet werden,
wobei der dritte Kontaktstreifen 21 als Mittelstreifen
zwischen den beiden Kontaktstreifen 20 und 22 eingefügt wird.
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3 veranschaulicht
in analoger Weise zu 2 die
Erzeugung und Anordnung der Einzelelemente einer Kontaktiervorrichtung
mit vier Kontaktstreifen 20, 21, 21' und 22.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Kontaktiervorrichtung 10 also aus vier Kontaktstreifen
zusammenzusetzen. Dabei können
die beiden äußeren Kontaktstreifen 20 und 22 untereinander
identisch sein wie auch die beiden mittig anzuordnenden Kontaktstreifen 21 und 21' identisch sein
können.
Wie schon beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel werden die Anschlusspins
aufweisenden äußeren Kontaktstreifen 20 und 22 dann spiegelbildlich
gegeneinander gesetzt. Dies trifft nunmehr auch für die beiden
mittleren Kontaktstreifen 21 und 21' zu.
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Während 3 im jeweils linken Abschnitt der
vier Kontaktstreifen noch den Rohzustand zeigt mit in der Ursprungsebene
ausgestanzten Gabelkontaktfedern, zeigt 4 die Bereiche der späteren Kürzungsabschnitte, die bereits
vollständig
ausgearbeitet sind und nur noch an- bzw. ineinandergefügt zu werden
brauchen. 5 zeigt dieselbe
Anordnung in einander näher
gerücktem
Zustand der vier Kontaktstreifen 20, 21, 21' und 22.
Insbesondere aus dieser Fig. ist das bereits hervorgehobene kammartige
Ineinandergreifen der einzelnen Gabelkontaktfedern 11 gut
zu erkennen.
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Aus Vorstehendem wird deutlich, dass
man, je nach Anzahl und Breite der zur Gestaltung einer Kontaktiervorrichtung 10 vorzusehenden
Kontaktstreifen 20, 21, ggf. 21', 22 zahlreiche
verschiedenartige Kontaktiervorrichtungen auf einfache Art und Weise
erzeugen kann. Unterschiede bestehen – gleiche Ausgangsmaterialien
vorausgesetzt – einerseits in
der variablen Breitenabmessung als auch andererseits in Anzahl und
Abstand der einzelnen Gabelkontaktfedern 11 zueinander.
Im Extremfall kann die Schichtung dergestalt sein, dass alle Kontaktfedern 11 einander
gegenseitig berühren.
In diesem Falle ergibt sich eine größtmögliche Kontaktzonendichte.
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Die 6a bis 6c veranschaulichen eine Kontaktiervorrichtung 10,
die aus den vier anhand der 3 bis 5 erläuterten Kontaktstreifen 20, 21, 21' und 22 zusammengefügt ist.
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Die 7 bis 9 veranschaulichen Kontaktiervorrichtungen 10 mit
unterschiedlich gestalteten Anschlusspins 17. Die Kontaktiervorrichtung 10 der 7 weist geradlinig gestaltete
Lötkontaktstifte
als Anschlusspins 17 auf. Bei der in 8 gezeigten Kontaktiervorrichtung 10 sind
die Anschlusspins 17 ebenfalls im wesentlichen stiftförmig ausgebildet, weisen
hier jedoch sogenannte Einpresszonen 26 auf mit eine elastische
Verformung dieser Zonen ermöglichenden
Schlitzungen 27. Derartige Kontaktierungen sind an sich
bekannt.
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Bei der Kontaktiervorrichtung 10 der 9 sind die Anschlusspins 17 als
SMD-Lötbeinchen
ausgebildet und im wesentlichen lotrecht aus der Mittelebene der
Zentralstege 16 herausgebogen bzw. verkröpft. Die
Formgebung könnte
auch so ausgeführt sein,
dass die Lötbeinchen 17 des
Kontaktstreifens 20 eine Seite einer Leiterplatte und die
Lötbeinchen 17 des
Kontaktstreifens 22 die andere Seite der selben Leiterplatte
kontaktieren könnten.
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Die 10 und 11 zeigen die erfindungsgemäße Kontaktiervorrichtung
in einer praxisnahen Anwendung. Mit 28 ist hier eine Box
bezeichnet als Bestandteil des Sicherungskastens eines Kfz. In dieser Box 28 ist
eine Leiterplatte 29 angeordnet, auf der mehrere erfindungsgemäße Kontaktiervorrichtungen 10 montiert
sind. Die Leiterplatte 29, aber auch die einzelnen Kontaktiervorrichtungen 10 sind
von einer oberen Deckwand 30 der Box 26 dem Zugriff
entzogen. Die Deckwand 30 weist jedoch Durchbrüche 31 auf
zum Eingriff und Durchtritt von Flachmesserkontakten 32 elektrischer
Bauelemente wie beim dargestellten Beispiel einer Sicherung 33 und
eines Relais 34.
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Die 10 und 11 veranschaulichen auch, dass
eine Sicherung 33 mit zwei Flachmesserkontakten 30 zwei
angepasste Kontaktiervorrichtungen 10 zugeordnet sind.
Das Relais 34 weist drei Flachmesserkontakte 32 auf,
die zudem noch unterschiedlich orientiert sind. Entsprechend finden
sich drei Kontaktiervorrichtungen 10 für das Relais 34, die
auf die Lage und Größe der entsprechenden
Relais-Flachmesserkontakte 32 abgestimmt sind.
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Zusammenfassend ist festzustellen,
dass die Erfindung ein mit geringem Aufwand zu fertigendes neuartiges
modulares System zur variantenreichen Gestaltung kompakter Kontaktiervorrichtungen
vorstellt. Dabei ist es nicht unwesentlich, dass in erster Linie
daran gedacht ist, die Kontaktiervorrichtungen ohne eigene angepasste
Isoliergehäuse
zu verwenden.