EP0357816A1 - Doppelflachfederkontakt - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a double flat spring contact with two opposing spring legs, which are connected to a contact box having a parting line, on which a connection zone is arranged, and to a device for preventing the contact box from expanding.
- Double flat spring contacts have long been known for their basic structure. These are small to very small stamped and bent parts made of metal, with wall thicknesses of just a few tenths of a millimeter.
- the parting line opens, if necessary, and the two affected contact legs are slightly inclined.
- the present invention is therefore based on the object of providing a double flat spring contact of the generic type which, with the least possible design effort, reliably prevents the contact box from expanding while ensuring the required spring values in the area of the spring legs.
- the solution according to the invention consists in that the device for preventing the expansion of the contact box is formed by a tab projecting on a contact box wall on the parting line with an undercut geometry and a corresponding recess formed in the adjacent contact box wall for receiving the tab, wherein the tab is arranged at least in the expansion direction of the contact box without play in the recess.
- the double flat spring contact according to the invention is thus distinguished by the lack of the disadvantages mentioned at the outset, which are associated with an expansion of the contact box, with a conceivably simple structural design. Since only the two contact spring legs now spring, contacting the above-mentioned pins and knives leads to line contacting with correspondingly high service life cycles. The now even stress distribution in the two spring leg cross sections results in significantly lower peak stresses. This results in a significantly increased security against plastic deformation. Furthermore, the relaxation behavior at higher temperatures is considerably less pronounced due to the lower voltage in the tip.
- the double flat spring contact shown in FIG. 1 is a small sheet metal part, which is produced in large quantities as a stamped and bent part from a sheet metal with a wall thickness of a few tenths of a millimeter.
- a typical design of the spring characteristic is, for example, the design for a pin to be inserted of 1 x 1 mm and a flat knife from 0.8 x 1.6 mm to 08 x 2.4 mm with a maximum current carrying capacity of the contact system of 16 A.
- the order of magnitude should be noted that such contacts are designed in their external dimensions, for example, for a grid dimension or a row spacing of 5.08 to 5.0 mm.
- the double flat spring contact in question essentially consists of a contact box 1, which is formed by a right-angled bend in accordance with the wall regions formed in the blank, the two opposite spring legs 2 and 3 being molded onto two opposite walls.
- a connection zone is provided, which in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is designed as a normal crimp connection 4a.
- the parting line 5 of the contact box 1 is located in one of the box corners.
- one of the contact box walls involved in the formation of the joint 5 in the exemplary embodiment according to FIG. 1, the upper wall 1a, a projecting tab 6 with an undercutting geometry, in the illustrated embodiment an essentially T-shaped tab, formed in a projecting manner, and in the other wall 1b of the contact box 1 adjoining the joint 5, a recess 7 corresponding to the tab 6 and receiving it is formed.
- the tab 6 is stamped on all sides in the recess 7 without play, as a result of which it finds a spring-free, rigid and, in particular, also very reliable hold in order to prevent it from picking up when making contact expanding forces occurring with regard to the very small wall thicknesses in question here come out of the recess 7.
- an abutment shoulder 8 is formed on the contact box 1 in the region of the joint 5, which serves as a stop during the formation of the contact and advantageously limits the bending process.
- a stop leg 10 bent downward at right angles is formed on its end edge opposite the spring leg 2.
- the stop leg 10 can on the other hand be used as a wire stop when connecting a wire in the connection zone 4a.
- connection zone 4b arranged on the contact box is not designed here as a crimp connection, but rather as an insulation displacement connection.
- two insulation displacement zones 11, 12 are provided.
- the actual insulation displacement gap 13 is punched in the cut and bent up by 90 ° in a station in the punching tool, as a result of which a considerable accuracy of the gap dimension can be achieved during cutting and the dimensional tolerance can be kept very small.
- the connection zone 4b is essentially box-shaped and is formed by the two U-shaped bent-up side walls 14, 15, which are stiffened and stabilized in the floor area by a connecting web 16.
- the insulation displacement gap 13, as illustrated in FIG. 3, extends over the region of the lower 90 ° bend. This ensures that a resilient leg length, namely the leg length extending over the 90 ° bend in the bottom region, remains even when small individual wires are pressed in up to the base of the connection box. Otherwise, the deflection of the two cutting legs 17, 18 could go to zero for a given contact force or the contact force could become extremely great for a given deflection of the cutting legs 17, 18, which could lead to cracks due to excessive mechanical stress in the area of the cutting gap base. and there is a risk of breakage, or would cut through a bundle of cracks or part of the individual wires.
- the inner spacing between the U-shaped upturned side walls 14, 15 can expediently be varied in the punching tool, since this can support the spring behavior of the two cutting legs 17, 18. It can generate an additional force through the side walls, which can be applied to the cutting legs to increase the contact force in the insulation displacement gap, or to reduce the bending load in the cutting legs with constant contact force.
- an insulation crimping zone 19 is located next to the insulation displacement zone 11, 12. The crimping takes place when the individual wires are pressed into the insulation displacement connection zone. The insulation crimping keeps tensile loads away from the cutting zones.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Doppelflachfederkontakt mit zwei einander gegenüberliegenden Federschenkeln, die mit einem eine Trennfuge aufweisenden Kontaktkasten verbunden sind, an dem eine Anschlußzone angeordnet ist, sowie mit einer Einrichtung zur Verhinderung eines Aufweitens des Kontaktkastens.
- Doppelflachfederkontakte sind nach ihrem grundsätzlichen Aufbau seit langem bekannt. Es handelt sich um kleine bis sehr kleine Stanz- und Biegeteile aus Metall, mit Wandstärken von nur wenigen Zehntel mm.
- Bei den üblichen Doppelflachfederkontakten kann es bei der Kontaktierung quadratischer Stifte oder rechteckiger Messer zu einer nur punktförmigen Kontaktierung kommen, da durch die mechanische Belastung der Kontaktschenkel der Kontaktkasten im Hinblick auf seine Trennfuge, die sich dabei etwas öffnet, mitfedert. Dass Öffnen der Trennfuge bewirkt praktisch eine kleine Schrägstellung der Federschenkel. Diese Problematik besteht auch bei solchen bekannten Doppelflachfederkontakten, bei denen die Trennfuge nicht seitlich in Bezug auf den Kontaktkasten liegt, sondern in der Ebene der Federschenkel, wodurch dann mehrschenklige Kontaktfedern entstehen.
- Auch hier öffnet sich gegebenenfalls die Trennfuge und die beiden betroffenen Kontaktschenkel stellen sich ein klein wenig schräg.
- Die genannte punktförmige Kontaktierung führt unter Zugrundelegung einer konstanten Kontaktkraft zu einem erhöhten Kontaktdruck und dieser wiederum bei den Steckzyklen zu einem vorzeitigen Durchrieb der Kontaktoberflächen mit Riefenbildung bis auf das Grundmaterial. Im Hinblick auf das Auffedern des Kastens müssen die dabei auftretenden Maßabweichungen berücksichtigt werden. Ferner liegen durch die Aufweitung des Kastens die Angriffspunkte der Kontaktkraft außermittig zu den Federschenkeln, in denen dadurch ein asymmetrischer Spannungsverlauf mit erheblich hohen Spitzenspannungen auftreten kann. Man hat nun versucht, das Aufweiten des Kontaktkastens mit Hilfe einer dem entgegenwirkenden Einrichtung zu verhindern, wozu man bislang bei derartigen Doppelflachfederkontakten ausschließlich mit Zusatzfederteilen gearbeitet hat (DE 35 02 633 C1). Man bildet hierzu praktisch einen weiteren zusätzlichen Federkontaktkasten, an dem sich auch noch kleine Federansätze zur Verstärkung der Federkraft der Federschenkel befinden und läßt diesen zweiten Kasten den eigentlichen Federkontaktkasten, mit versetzt liegender Trennfuge, umgreifen. Nachteilig ist insbesondere das Erfordernis eines im Hinblick auf den Massenseriencharakter derartiger Teile zu aufwendigen Zusatzteiles mit entsprechendem Materialeinsatz und insbesondere im Hinblick auf die Kleinheit derartiger Teile schwierige Montage. Ferner können bei erheblichen Kontaktkräften Aufweitungen des eigentlichen Federkontaktkastens nicht mit aller Sicherheit vermieden werden, da auch das Zusatzteil in seinem Kastenbereich durch seine Trennfuge immer noch als federndes Element anzusehen ist und insoweit lediglich der Versatz der beiden Trennfugen nicht in allen Fällen ausreicht.
- Bei gattungsmäßig deutlich abweichenden elektrischen Anschluß- und Verbindungselementen ist es bekannt, eine gegenseitige starre Verriegelung kasten- oder rahmenartiger Teile dadurch zu bewirken, daß im Bereich der Trennfuge von der einen Wandung ein oder mehrere Elemente mit hinterschneidender Geometrie vorspringen, für die in der angrenzenden Wandung dann eine korrespondierende Aufnahme vorgesehen ist. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um die stabilen Klemmkäfige verschiedener Arten von Klemmvorrichtungen, die insgesamt starre Teile ohne das Erfordernis irgendeiner Federwirkung sind und die aufgrund ihrer Materialstärke auch problemlos unbeträchtliche Kräfte aufnehmen können und einer derartigen Verriegelung auch einen sicheren Halt geben können (EP 0271594 A1, DE 36 26 239 A1). Soweit man eine derartige Verriegelungstechnik überhaupt bei Kontaktelementen mit dem Erfordernis einer Federung eingesetzt hat, handelt es sich um Kontaktbuchsen (DE-AS 27 08 753), bei denen die hinterschneidend ineinandergreifenden Elemente nun nicht der spielfreien Verriegelung im Sinne einer Verhinderung einers Aufweitens überhaupt dienen. Sie dienen dort vielmehr praktisch nur als Endanschlag am Ende einer gewollten und benötigten Aufweitung im Sinne der Vermeidung einer zu starken Aufweitung, wobei zwischen den betroffenen Elementen insoweit in Aufweitrichtung ein Spiel vorgesehen wird.
- Bei den hier betroffenen Doppelflachfederkontakten hat man sich bislang im Hinblick auf deren Kleinheit und die sehr geringen Wandstärken sowie im Hinblick darauf, daß eine Verhinderung des Aufweitens des Kontaktkastens die andererseits bei den Federschenkeln gewünschten Federwerte nicht in Frage stellen darf, nur zur Verwirklichung der eingangsgenannten Zusatzfederelemente imstande gesehen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Doppelflachfederkontakt der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der bei denkbar geringem konstruktiven Aufwand eine zuverlässige Verhinderung des Aufweitens des Kontaktkastens unter Gewährleistung der benötigten Federungswerte im Bereich der Federschenkel gewährleistet.
- Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei einem Doppelflachfederkontakt der gattungsgemäßen Art darin, daß die Einrichtung zur Verhinderung des Aufweitens des Kontaktkastens durch eine an einer Kontaktkastenwand an der Trennfuge vorspringende Lasche mit hinterschneidender Geometrie und einer in der angrenzenden Kontaktkastenwand gebildeten korrespondierenden Aussparung zur Aufnahme der Lasche gebildet ist, wobei die Lasche zumindest in Aufweitrichtung des Kontaktkastens spielfrei in der Aussparung angeordnet ist.
- Es hat sich völlig überraschend gezeigt, daß trotz der Kleinheit und der sehr geringen Wandstärken im Bereich weniger Zehntel mm die Einbringung der Lasche in der entsprechenden Aussparung zu einer starren, jedwedes Aufweiten verhindernden
- Verriegelung des Kontaktkastens führt, wobei es sich ebenso überraschend gezeigt hat, daß trotz dieser jetzt erreichten tatsächlichen Starrheit die gewünschten Federkennwerte im Bereich der Federschenkel im wesentlichen erhalten bleiben Überraschend ist im Hinblick auf die hier in Frage stehenden Dimensionen und die sehr geringe Wandstärke auch, daß die Lasche in der Aussparung durchaus einen zuverlässigen Halt findet. Letzteres kann dadurch noch begünstigt werden, daß, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, die Lasche nach dem Einbiegen in die Aussparung allseitig spielfrei in dieser Aussparung verträgt wird.
- Der erfindungsgemäße Doppelflachfederkontakt zeichnet sich somit bei denkbar einfachem konstruktiven Aufbau durch das Fehlen der eingangs genannten Nachteile aus, die mit einer Aufweitung des Kontaktkastens verbunden sind. Da nur noch die beiden Kontaktfederschenkel federn, kommt es bei der Kontaktierung der genannten Stifte und Messer zu einer Linienkontaktierung mit entsprechend hohen Lebensdauersteckzyklen. Durch die nunmehr gleichmäßige Spannungsverteilung in den beiden Federschenkelquerschnitten ergeben sich erheblich geringere Spitzenspannungen. Hieraus resultiert eine erheblich vergrößerte Sicherheit gegen eine plastische Verformung. Ferner ist das Relaxationsverhalten bei höheren Temperaturen durch die in der Spitze geringere Spannung erheblich weniger ausgeprägt.
- Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Doppelflachfederkontakte werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
- Es zeigen
- Figur 1 einen Doppelflachfederkontakt gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung mit einem Crimpanschluß,
- Figur 2 einen Querschnitt durch die Kontaktzone des Doppelflachfederkontaktes mit eingestecktem Stift,
- Figur 3 eine perspektivische Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform, bei der die dargestellte Anschlußzone des Doppelflachfederkontaktes als Schneidklemmanschluß ausgebildet ist.
- Bei dem in Figur 1 dargestellten Doppelflachfederkontakt handelt es sich um ein Blechkleinteil, das serienmäßig in sehr großen Stückzahlen als Stanz-Biegeteil aus einem Blech mit einer Wandstärke von wenigen Zehntel mm hergestellt wird. Eine typische Auslegung der Federcharakteristik ist beispielsweise die Auslegung auf einen einzusteckenden Stift von 1 x 1 mm und ein Flachmesser von 0,8 x 1,6 mm bis 08, x 2,4 mm bei einer maximalen Strombelastbarkeit des Kontaktsystemes von 16 A. Zur Veranschaulichung der Größenordnung ist darauf zu verweisen, daß derartige Kontakte in ihren Außenabmessungen beispielsweise für ein Rastermaß bzw. einen Reihenabstand von 5,08 bis 5,0 mm konzipiert werden.
- Der in Frage stehende Doppelflachfederkontakt besteht im wesentlichen aus einem Kontaktkasten 1, der durch jeweils rechtwinklige Umbiegung entsprechend im Zuschnitt gebildeter Wandbereiche geformt wird, wobei an zwei gegenüberliegende Wände jeweils die beiden einander gegenüberliegenden Federschenkel 2 und 3 angeformt sind. An dem den Federschenkeln 2, 3 gegenüberliegenden Ende des Kontaktkastens 3 ist eine Anschlußzone vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 als normaler Crimpanschluß 4a ausgebildet ist.
- Bei dem Doppelflachfederkontakt nach Figur 1 befindet sich die Trennfuge 5 des Kontaktkastens 1 in einer der Kastenecken. Für eine starre Verriegelung des Formkastens 1 gegenüber einem Aufweiten beim Kontaktieren eines Stiftes oder eines Federmessers durch die Federschenkel 2, 3 ist nun an eine der an der Bildung der Trennfuge 5 beteiligten Kontaktkastenwände, im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 die obere Wand 1a eine vorspringende Lasche 6 mit hinterschneidender Geometrie, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine im wesentlichen T-förmige Lasche, vorspringend angeformt und in der anderen an die Trennfuge 5 angrenzenden Wand 1b des Kontaktkastens 1 ist eine der Lasche 6 entsprechende, sie aufnehmende Aussparung 7 gebildet. Dabei ist im Sinne der starren Verriegelung des Kontaktkastens 1 dafür Sorge getragen, daß die Lasche 6 zumindest in Richtung einer möglichen Aufweitung des Formkastens 1 spielfrei in der Aussparung 7 sitzt. Um die zum Einsatz kommenden Stanzund Biegewerkzeuge nicht mit zu hohen Maßvorgaben und engen Toleranzen belasten zu müssen, und um andererseits im Hinblick auf die insoweit nicht zu vermeidenden Maßabweichungen das Einbiegen bzw. Einschwenken der Lasche 6 in die Aussparung 7 problemlos zu ermöglichen, wird bei der Zuschneidung der Lasche 6 deren Abmessung so gewählt, daß zumindest auf der Seite der freien Endkante der T-förmigen Lasche zunächst ein gewisses Spiel verbleibt. In weiterer sehr zweckmäßiger Ausgestaltung wird aber in einem weiteren Arbeitsgang die Lasche 6 allseitig spielfrei in der Aussparung 7 verprägt, wodurch sie in dieser einen federungsfreien, starren und insbesondere auch sehr zuverlässigen Halt findet, um zu vermeiden, daß sie beim Aufnehmen der bei der Kontaktierung auftretenden Aufweitkräfte im Hinblick auf die hier in Frage stehenden sehr geringen Wandstärken aus der Aussparung 7 heraus gelangt.
- Weiterhin ist an dem Kontaktkasten 1 im Bereich der Trennfuge 5 eine Anlageschulter 8 gebildet, die bei der Formung des Kontaktes als Anschlag dient und den Biegevorgang in vorteilhafter Weise begrenzt.
- Dadurch, daß dank der starren Verriegelung des Kontaktkastens 1 ausschließlich die beiden Federschenkel 2 und 3 federn ergibt sich bei Einsteckung beispielsweise eines zu kontaktierenden Stiftes 9 die angestrebte Linienkontaktierung, wie es in Figur 2 illustriert ist.
- An einer der Wände des Kontaktkastens 1, im dargestellten Ausführungsbeispiel an die oben liegende Wand 1a, die die Lasche 6 trägt, ist auf ihrer dem Federschenkel 2 gegenüberliegenden Endkante noch ein rechtwinklig nach unten abgebogener Anschlagschenkel 10 angeformt. Dieser kann beim Aufstecken des Kontaktes auf lange Stifte oder Messer das Eindringen des entsprechenden vorderen Endes in die Anschlußzone 4a und damit eine mechanische Beschädigung des Anschlusses verhindern. Der Anschlagschenkel 10 kann andererseits als Drahtanschlag beim Anschließen eines Drahtes in der Anschlußzone 4a benutzt werden.
- Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform sind der Kontaktkasten und die Federschenkel identisch wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ausgebildet. Dagegen ist die am Kontaktkasten angeordnete Anschlußzone 4b nun hier nicht als Crimpanschluß, sondern als Schneidklemmanschluß ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Schneidklemmzonen 11, 12 vorgesehen. Der eigentliche Schneidklemmspalt 13 wird im Schnitt gestanzt und in einer Station im Stanzwerkzeug um 90° hochgebogen, wodurch sich eine erhebliche Genauigkeit des Spaltmaßes beim Schneiden erreichen läßt und die Maßtoleranz sehr klein gehalten werden kann. Die Anschlußzone 4b ist im wesentlichen kastenförmig und wird durch die beiden U-förmig hochgebogenen Seitenwände 14, 15 gebildet, die im Bodenbereich durch einen Verbindungssteg 16 versteift und stabilisiert werden.
- Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der der Schneidklemmspalt 13, wie in Figur 3 illustriert, bis über den Bereich der unteren 90°-Biegung verläuft. Hierdurch wird gewährleistet, daß auch beim Einpressen kleiner Einzeladern bis zum Grund des Anschlußkastens eine federnde Schenkellänge, nämlich die sich über den 90°-Bogen im Bodenbereich erstreckende Schenkellänge, verbleibt. Anderenfalls könnte bei vorgegebener Kontaktkraft die Auslenkung der beiden Schneidschenkel 17, 18 gegen Null gehen oder bei einer vorgegebenen Auslenkung der Schneidschenkel 17, 18 die Kontaktkraft extrem groß werden, was dazu führen könnte, daß infolge zu großer mechanischer Belastung im Bereich des Schneidspaltgrundes hier Riß- und Bruchgefahr besteht, oder aber ein Ritzenbündel oder ein Teil der Einzeldrähte durchschnitten würde.
- Zweckmäßigerweise kann das innere Abstandsmaß zwischen den U-förmig hochgebogenen Seitenwänden 14, 15 im Stanzwerkzeug variiert werden, da hierdurch das Federverhalten der beiden Schneidschenkel 17, 18 unterstützt werden kann. Es läßt sich durch die Seitenwände eine Zusatzkraft erzeugen, die auf die Schneidschenkel aufgebracht werden kann, um die Kontaktkraft im Schneidklemmspalt zu erhöhen, bzw. um bei gleichbleiblender Kontaktkraft die Biegebelastung in den Schneidschen keln zu verringern.
- In zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung befindet sich anschließend an die Schneidklemmzone 11, 12 eine Isolationscrimpzone 19. Die Vercrimpung erfolgt beim Einpressen der Einzeladern in die Schneidklemmanschlußzone. Die Isolationsvercrimpung hält Zugbelastungen von den Schneidzonen fern.
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