EP0856913A1

EP0856913A1 - Hochstromkontaktelement

Info

Publication number: EP0856913A1
Application number: EP98100228A
Authority: EP
Inventors: Alfred Krappel; Bernhard Fahrnbauer; Robert Albiez; Maximilian Gröbmair; Konrad Mantlik; Ulrich Dr. Konzelmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Grote and Hartmann GmbH and Co KG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Grote and Hartmann GmbH and Co KG
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1998-08-05
Also published as: HU9800110D0; DE19703984A1; HUP9800110A2

Abstract

Ein Hochstromkontaktelement aus einem Blechstanzteil, mit einem Kontaktbereich in Form einer Kontaktbuchse oder eines Kontaktstifts zur Kontaktierung eines passenden Gegenkontaktelements wobei der Kontaktbereich eine vorgegebene Vielzahl von definierten, federnden Kontaktstellen aufweist, sowie gegebenenfalls mit einem Anschlußteil, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbereich ein formstabiler Rohrkörper ist und daß in das Mantelmaterial des Rohrkörpers die Kontaktstellen als über die Mantelfläche vorstehende, federnd mit dem Mantelmaterial in Verbindung stehende Materialvorsprünge eingebracht sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochstromkontaktelement aus einem Blechstanzteil, das ein Anschlußteil, z.B. einen einstückig angebundenen Leiterdrahtanschlußbereich und einen Kontaktbereich in Form einer Kontaktbuchse oder eines Kontaktstifts zur Kontaktierung eines passenden Gegenkontaktelements aufweist, wobei der Kontaktbereich eine vorgegebene Vielzahl von definierten, federnden Kontaktstellen aufweist.

Hochstromkontaktelemente sind elektrische Kontaktelemente, die über eine vorgegebene Vielzahl, z.B. mehr als zehn, den Stromübergang bewirkender Kontaktstellen verfügen, damit ein definierter und sehr niedriger Stromübergangswiderstand und dadurch bedingt bei vorgegebener Raumform und vorgegebenen Abmessungen für das Kontaktelement eine erhöhte Strombelastung ohne übermäßige örtliche Überhitzungen gewährleistet werden kann. Dabei sollen der Raumbedarf des Kontaktelements, die Steck- und Ziehkräfte zwischen Kontakt- und Gegenkontaktelement und der Material- und Herstellungsaufwand möglichst gering sein.

Aus der DE 36 08 276 A1 ist ein Hochstromkontaktelement bekannt in Form einer Kontaktfederbuchse oder eines federnden Steckkontaktstifts mit einer Vielzahl von seitlich nebeneinander angeordneten, sich in Längs- bzw. Steckrichtung erstreckenden, an einem Trägerteil festgelegten Kontaktfederstegen aus Federdraht, die zur Bildung von Kontaktstellen mit einem Gegenkontaktelement radial nach innen oder außen gewölbt sind. Die Kontaktfederstege sind mindestens an ihrem einen Ende zu einer mattenartigen Kontaktfedereinheit über ein Begrenzungsband quer miteinander verbunden, z.B. durch Laserverschweißung. Diese Einheit wird zu einer zylindrischen Tonnen- oder Sanduhrform gerollt und auf dem Trägerteil verklemmt angeordnet. Nachteilig bei diesem bekannten Kontaktelement ist die komplizierte und somit kostenaufwendige Herstellungsweise aus vielen Einzelteilen durch Verschweißung und Verklemmung. Die Kontaktstellen liegen in einer radialen Ebene nebeneinander beabstandet, so daß die Anzahl der Kontaktstellen wegen des erforderlichen räumlichen Abstandes begrenzt ist, woraus insoweit auch eine Begrenzung der Strombelastung resultiert. Außerdem sind die Steck- und Ziehkräfte relativ hoch.

Bekannt ist weiterhin eine Hochstromkontaktbuchse mit einer begrenzten Anzahl von Kontaktstellen aus der DE 37 02 012 C2. Auch dieses Kontaktelement ist mehrteilig. Es besteht aus einer aus einem eine begrenzte Anzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Lamellen aufweisenden Metallband hergestellten zylindrischen Steckbuchse, einer die Steckbuchse aufnehmenden zylindrischen Überhülse in Form eines Drehteils und zwei beidseits aufgesteckten Ringen, ebenfalls in Form von Drehteilen. Mit Hilfe eines Werkzeugs wird ein Ende des Metallbandes in einem Winkel von 15 bis 20° um die Längsachse so verdreht, daß die Innenflächen der Lamellen des Metallbandes sich zu einer Art Sanduhrform nach innen wölben und einen eingeschobenen Kontaktstift mit den gewölbten Bereichen kontaktieren können. Durch die axiale Verdrehung der Lamellen wird erreicht, daß die Kontaktstellen in einer Querebene angeordnet sind und somit die Auslenkung der Lamellen beim Steckvorgang gleichzeitig erfolgt. Man erreicht Steckkräfte mit einer angenehm wirkenden Steckcharakteristik. Ein solches Kontaktelement aus mehreren Drehteilen und einem Stanzteil ist jedoch extrem material- und herstellungsaufwendig. Insbesondere nachteilig ist bei diesen bekannten Lösungen die Stromübertragung zwischen Kontaktkäfig und Konaktbuchse. Die Stromleitung erfolgt vom Kontakttift über die Konataktstellen der Lamellen und dann weiter über die Stellen, die sich aus zufälligen Berührungen der Kontaktbuchse mit dem Kontaktkäfig ergeben über Schweiß- oder Bördelstellen zwischen Kontaktbuchse und Kontaktkäfig. Da es sich dabei um eine begrenzte Anzahl von Kontaktübergangstellen handelt, kommt es zu einer weiteren Einschränkung der Stromtragfähigkeit.

Ein zweiteiliges Hochstromkontaktelement der in Rede stehenden Art mit Lamellenfederstegen, hergestellt lediglich aus Blechstanzteilen, ist aus der DE 38 00 043 A1, Figur 9, bekannt.

Des weiteren ist ein Hochstromkontaktelement mit einem Kontaktbereich aus einem einteiligen Blechstanzteil, das Lamellenfederstege und eine Traghülse aufweist, aus der DE 42 27 007 A1 bekannt. Das Blechstanzteil ist auf einem Tragstift angeordnet, so daß das Kontaktelement insoweit wiederum zweiteilig ausgebildet ist.

Beide letztgenannten Lamellenfedersteg-Versionen eines Hochstromkontaktelements mögen zwar gegenüber den anderen bekannten Hochstromkontaktelementen geringeren Material- und Herstellungsaufwand erfordern; gleichwohl ist der Material- und Herstellungsaufwand immer noch relativ hoch. Zudem weisen diese Kontakte die anderen oben beschriebenen Nachteile bezüglich der begrenzten Anzahl von Konaktstellen und der hohen Steck- und Ziehkräfte gleichermaßen auf.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Hochstromkontaktelement zu schaffen, welches einfach und mit wenigen Arbeitsschritten bei geringem Materialaufwand und dabei bezüglich der Anzahl der Kontaktstellen an die zu erwartende Strombelastung anpaßbar, herstellbar ist und das bei im Vergleich zu bekannten Hochstromkontaktelementen gleicher Raumvorgabe für die Hülsen bzw. Stiftabmessungen eine höhere Strombelastbarkeit ohne örtliche Überhitzung gewährleistet und bei dem trotzdem die Einführung und das Entfernen eines Gegenkontaktelements geringere Steck- und Ziehkräfte erfordert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ermöglicht, die Anzahl der Kontaktstellen bei gleicher Raumvorgabe erheblich zu erhöhen, woraus eine entsprechend höhere Strombelastbarkeit ohne örtliche Überhitzung resultiert. Die Kontaktstellen können im Kontaktbereich des Hochstromkontaktelements willkürlich räumlich verteilt so angeordnet werden, daß die Steck- und Ziehkräfte trotz erhöhter Vielzahl der Kontaktstellen gering ausfallen. Das erfindungsgemäße Hochstromkontaktelement ist außerdem mit einem sehr viel geringeren Materialaufwand sehr einfach herstellbar. Es ist im Rahmen der Erfindung außerdem möglich, den Kontaktbereich in Form einer Steckbuchse oder eines Steckstifts auszubilden, wobei die Querschnittsform des Kontaktbereichs ebenfalls wählbar ist. Die Querschnittsform kann beispielsweise kreisrund, oval, elliptisch, polygonal, insbesondere aber auch rechteckig oder quadratisch sein. Der geringe Materialaufwand, die einfache Herstellung, die leistungsfähigere Kontaktierung und die geringen Steck- und Ziehkräfte können auch bei unterschiedlichen Querschnittsformen gewährleistet werden. Besonders vorteilhaft ist, daß bei z.B. gleicher Raumform und -größe des Kontaktbereichs auf einfache Weise die Anzahl der Kontaktstellen, deren geometrische Gestaltung und deren räumliche Verteilung an die zu erwartende Strombelastung weitestgehend angepaßt werden kann, indem diese Variablen auf die Anforderungen abgestimmt bei der Projektierung der Ausgestaltung des Kontaktelements berücksichtigt werden.

Besonders vorteilhaft ist, daß beim erfindungsgemäßen Hochstromkontaktelement mit einfachen Mitteln Kontaktstellen belastende Überfederelemente vorgesehen werden können, so daß die Variabilität des Hochstromkontaktelements, z.B. bezüglich Materialauswahl, Anzahl der Kontaktstellen, Raumvorgabe und dgl. erheblich erhöht wird.

Anhand der in der Zeichnung abgebildeten Beispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht auf eine Platine für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Hochstromkontaktelements;
Fig. 2: eine Seitenansicht des aus der Platine gemäß Fig. 1 hergestellten Hochstromkontaktelements;
Fig. 3: eine Draufsicht auf das Hochstromkontaktelement nach Fig. 2;
Fig. 4: eine Frontansicht des Hochstromkontaktelements nach Fig. 2 ohne Leiterdrahtanschlußbereich;
Fig. 5: eine Draufsicht auf eine Platine zur Herstellung einer weiteren Ausführungsform eines Kontaktbereichs für ein Hochstromkontaktelement;
Fig. 6: eine perspektivische Darstellung des Kontaktbereichs, hergestellt aus der Platine nach Fig. 5;
Fig. 7: einen Querschnitt durch ein Hochstromkontaktelement mit eingesetztem Kontaktbereich nach Fig. 6 sowie einen Teilbereich eines Kontaktsteckstifts;
Fig. 7a: schematisch einen Querschnitt durch ein Hochstromkontaktelement mit eingesetztem Kontaktbereich eines Hochstromkontaktelements und einen Teilbereich eines Kontaktsteckstifts;
Fig. 7b: schematisch einen Teil einer Platine mit eingeschnittenen Federarmen;
Fig. 7c: schematisch einen Querschnitt durch die Platine nach Fig. 7b im Bereich der Federarme;
Fig. 8: schematisch eine Seitenansicht teilweise im Querschnitt eines Teilbereichs des Kontaktbereichs eines Hochstromkontaktelements nach der Erfindung mit einem Überfederelement sowie einem Teilbereich eines Kontaktsteckstifts.
Fig. 9a, 9b und 9c: schematisch Platinenstücke mit unterschiedlichen, federnden Anbindungsanordnungen für eine Kontaktstelle.
Fig. 10: eine Draufsicht auf eine Platine zur Herstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochstromkontaktelementbuchse;
Fig. 11: einen Querschnitt durch die Platine nach Fig. 10;
Fig. 12: eine perspektivische Darstellung der Hochstromkontaktelementbuchse hergestellt aus der Platine nach Fig. 10.

Die in Fig. 1 abgebildete Platine 1 weist den Kontaktbereich 2, einen Anbindungs- bzw. Übergangsbereich 3 und ein Leiterdrahtanschlußteil 4 mit Aderkrallenarmen 5 und Isolationskrallenarmen 6 auf. Die Platine ist an einem sogenannten Schrottstreifen 7 angebunden, der in an sich bekannter Weise Transportzwecken bei der Formgebung des Hochstromkontaktelements dient.

Die Erfindung befaßt sich mit der Ausgestaltung des Kontaktbereichs 2. Demgemäß kann das Teil 4 eine beliebige Ausgestaltung für ein Anschlußelement aufweisen, z.B. in Form eines oder mehrerer Lötbeine, einer Steckzunge, eines Steckstifts oder einer Steckhülse. Es ist aber auch möglich, das Teil 4 als getrenntes bzw. separates Teil vorzusehen und das den Kontaktbereich aufweisende Hochstromkontaktelement in eine separate Hülse oder dergleichen zu stecken, wobei die Hülse oder dergleichen ein Anschlußteil 27 aufweist (siehe Fig. 7).

Es fällt auch nicht aus dem Rahmen der Erfindung, wenn das Hochstromkontaktelement weitere funktionelle oder andere Bestandteile aufweist, die in Kombination mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kontaktbereichs 2 wirken oder andere Aufgaben erfüllen.

Der Kontaktbereich 2 der in Fig. 1 dargestellten Hochstromkontaktelementplatine weist drei Kontaktzonen 8, 9 und 10 auf, die quer zur Längserstreckung der Platine angeordnet sind und in Längsrichtung durch Ringzonen 17 auf Abstand nebeneinander angeordnet sind, wobei zur freien Endkante 14 der Platine eine weitere Ringzone 18 vorgeordnet und zum Leiterdrahtanschlußbereich 4 hin eine weitere Ringzone 19 nachgeordnet vorgesehen ist.

Jede Kontaktzone 8, 9, 10 weist durch Materialstege 20 auf gleichen Abstand voneinander angeordnete, U-förmige, ausgestanzte Freischnitte 11, 12 mit in Längsrichtung der Platine weisenden U-Schenkeln 13 auf, wobei benachbarte Freischnitte in einer Kontaktzone entgegengesetzt ausgerichtet sind. Demgemäß weisen die U-Schenkel 13 eines Freischnitts 11 in Richtung Leiterdrahtanschlußteil 4 und die U-Schenkel 13 des Freischnitts 12 zur freien Endkante 14 der Platine 1.

Aus den Freischnitten 11, 12 resultieren benachbarte, auf Abstand voneinander angeordnete Kontaktfederzungen 15, 16 in den jeweiligen Kontaktzonen, wobei benachbarte Federzungen den Freischnitten entsprechend entgegengesetzt ausgerichtet sind.

Die Platine 1 wird in an sich bekannter Weise zu einer in den Figuren 2, 3 und 4 abgebildeten zylindrischen Hochstromkontaktbuchse 29 geformt. Dabei wird das Material des Kontaktbereichs 2 zu einem Rundrohrkörper 29 geformt und vorher zweckmäßigerweise dünner geprägt, wie die Pfeile bei 21 und 22 in Fig. 2 verdeutlichen. Durch diese Prägung ergibt sich eine Materialverfestigung, woraus insbesondere eine günstigere Federkennlinie der Federzungen 15, 16 und eine höhere Formstabilität des Buchsenkörpers resultieren.

Die Kontaktzonen 8, 9, 10 sind zum Innenraum des Buchsenkörpers hin etwas durchgesetzt, so daß die Ringzonen 17, 18, 19 peripher demgegenüber nach außen überstehen und somit einen größeren Außenradius aufweisen; sie können dadurch eine Abstützfunktion für das Kontaktelement in einer Kontaktelementkammer eines Steckverbindergehäuses (nicht dargestellt) gewährleisten und für die durch die Durchsetzung der Kontaktzonen tiefer gelegten Federzungen 15, 16 eine Abschirmfunktion beim Einsetzen in eine Kontaktelementkammer erfüllen.

Die Federzungen 15, 16 sind an ihren Anbindungsstellen 23 zum Innenraum des Buchsenzylinders abgebogen und in ihrem freien Endbereich kalottenförmig nach innen durchgesetzt, woraus eine Art löffelförmige Kontaktfederzunge 15, 16 und eine innenraumseitige ballige Kontaktstelle 24 resultieren. Die Kontaktstellen 24 ragen am weitesten in den Innenraum des Buchsenkörpers hinein (siehe Fig. 4), so daß ein entsprechend geformter und dimensionierter, in den Buchsenkörper gesteckter Rundsteckstift (nicht dargestellt) von den Kontaktstellen 24 berührt bzw. kontaktiert und getragen bzw. abgestützt wird. Die Kontaktstellen 24 bilden somit die Abstütz- und Stromübergangsstellen.

Durch die Vielzahl der Kontaktstellen 24 wird eine hohe Strombelastbarkeit bei geringen Steck- und Ziehkräften gewährleistet. Die entgegengesetzte Ausrichtung der Kontaktfederzungen 15, 16 bewirkt eine weitergehende Verringerung der Steck- und Ziehkräfte, weil die Kontaktstellen der Federzungen in einer Kontaktzone versetzt zueinander angeordnet sind z.B. auf zwei in Steckrichtung des Steckkontaktstifts hintereinander auf Abstand angeordneten Kreislinien verteilt vorgesehen sind und ein Steckkontaktstift beim Einschieben nacheinander Kontaktstellen verschwenkt. Dies kann in einer Kontaktzone auch z.B. durch unterschiedliche Längen gleichgerichteter Federzungen bewirkt werden. Beim Stand der Technik, bei dem sich die Kontaktstellen in einer Radialebene befinden, muß der Steckstift alle Kontaktstellen auf einmal verdrängen. Diese Art der Kontaktierung erfordert hohe Steck- und Ziehkräfte und damit verbunden auch hohen Abrieb nach vielmaligen Steck- und Ziehvorgängen. Der Abrieb wiederum verändert die Kontaktstellenoberflächen derart, daß der Stromübergangswiderstand erheblich erhöht wird.

Das Beispiel gemäß den Fig. 1 bis 4 läßt ohne weiteres erkennen, daß die Anzahl der Kontaktstellen 24 bei gleicher Raumvorgabe bzw. bei gleicher Ausgestaltung und Abmessung des Buchsenkörpers 29 auf einfache Weise unterschiedlich gestaltet werden kann, indem z.B. der seitliche Abstand der Federzungen 15, 16 größer oder kleiner gewählt wird oder mehr oder weniger Federzungen 15, 16 freigestanzt werden. Zudem können schmalere oder breitere Kontaktfederzungen oder mehrere Kontaktstellen auf einer Kontaktfederzunge vorgesehen sein und insofern die Anzahl der Kontaktstellen variiert werden. Desweiteren stehen Mittel, die der Fachmann kennt, zur Verfügung, die Form der Kontaktfederzungen so auszugestalten, daß ein größerer oder geringerer Federdruck bewirkt wird und/oder die Form der Kontaktstellenoberflächen so auszugestalten, daß der Stromwiderstand größer oder kleiner wird.

Das Beispiel nach den Fig. 1 bis 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine symmetrische Verteilung der Kontaktstellen 24 vorgesehen ist. Eine symmetrische Verteilung ist jedoch nicht Bedingung für die vorteilhafte Wirkung der Erfindung; zweckmäßig kann auch eine unregelmäßige, computererrechnete statistische Verteilung der Kontaktstellen sein; die Verteilung kann sogar so weitgehend sein, daß alle Kontaktstellen niemals gleichzeitig von einem Kontaktstift beim Einschieben verdrängt werden. Dies kann aber auch mit einer symmetrischen Verteilung der Kontaktstellen erreicht werden, was im Rahmen der Erfindung bevorzugt angestrebt wird.

Ferner ist es im Rahmen der Erfindung möglich, zur Optimierung der Kontaktierung und der Steck- und Ziehkräfte in ein und demselben Kontaktbereich Kontaktfederzungen mit unterschiedlichen Federkennlinien bzw. Federkräften auszubilden, z.B. durch unterschiedliche Raumformen oder bei gleicher Raumform mit unterschiedlichen Längen der Federzungen, Federarme oder Federstege.

Die Erfindung schafft somit nahezu unbegrenzte und sehr einfache Optimierungsmöglichkeiten bei einer vorgegebenen Raumform eines Hochstromkontaktelements, z.B. durch Variation der Anzahl der Kontaktstellen, der räumlichen Verteilung der Kontaktstellen, der Federwirkung der Anbindungselemente der Kontaktstellen und der Raumform der Kontaktstellenoberflächen.

Soll im Rahmen der Erfindung ein Kontaktsteckstift mit den erfindungswesentlichen Merkmalen geschaffen werden, kann der grundsätzliche Aufbau wie bei einer erfindungsgemäßen Kontaktbuchse ausgebildet sein; die Anbindungselemente bzw. die Federarme werden nach außen abgebogen, so daß die Kontaktstellen bei einem Hochstromkontaktstift über die Mantelfläche nach außen ragen.

Weitere Beispiele für die Anordnung und Ausgestaltung einer definierten Anzahl von Kontaktfederzungen mit Kontaktstellen ergeben sich aus den Fig. 5 bis 8.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Platine 1 für eine Einsatzbuchse, in der in fünf Kontaktquerzonen 30 Kontaktfederzungen 15 vorgesehen sind. Die Kontaktstellen (nicht dargestellt) sind am freien Ende der Kontaktfederzungen 15 ausgebildet, die in Querrichtung benachbart sowie gleich ausgerichtet und ausgebildet sind, jedoch in Längsrichtung der Platine benachbarte Kontaktfederzungen jeweils ein gleiches Stück in die gleiche Richtung versetzt zueinander angeordnet sind. Eine weitere Versetzung in Querrichtung ist von Kontaktquerzone zu Kontaktquerzone für in Steckrichtung bzw. Platinenlängsrichtung gereihte Kontaktstellen vorgesehen, so daß die Kontaktstellen der Kontaktfederzungen 15 in Längsrichtung in einer Längszone 30a und von Längszone zu Längszone nicht fluchten. Hieraus resultieren trotz symmetrischer Anordnung der Kontaktstellen eine erhebliche Verringerung der Steck- und Ziehkräfte und eine optimale Verteilung der Stromübergangsstellen, so daß auch ein optimaler Stromübergang gewährleistet werden kann bei ebenfalls optimaler Wärmeabführung.

Die aus der Platine 1 um eine sich in Längserstreckung der Platine erstreckende Achse gerollte Hochstromkontaktbuchse 29 ist in Fig. 6 zu erkennen. Da die Längsseitenkanten der Platine 1 zu den Stirnkanten bzw. Querkanten schiefwinklig angeordnet sind, resultiert daraus auch eine schräge Stoßkante 29a.

Die Federzungen bzw. Kontaktstellen der Federzungen sind innerhalb einer Querzone 30 jeweils um das Maß "b" in Steckrichtung versetzt. Zudem ist vorgesehen, daß die erste Federzunge bzw. die erste Kontaktstelle der folgenden Querzone 30 zur letzten Federzunge bzw. letzten Kontaktstelle der vorangehenden Querzone 30 wiederum um das Maß b versetzt angeordnet ist. In Steckrichtung ist dabei jede Federzunge bzw. jede Kontaktstelle einer Längszone 30a zur vorhergehenden Federzunge bzw. Kontaktstelle der anderen Querzone um das Maß "a" in Querrichtung in einer sich in Längsrichtung erstreckenden Kontaktlängszone "c" versetzt. Die erste Kontaktlängszone 30a bzw. die erste Kontaktstelle einer benachbarten, sich in Längsrichtung bzw. Steckrichtung erstreckenden Kontaktlängszone 30a ist zur letzten Federzunge bzw. zur letzten Kontaktstelle der ersten Längszone 30a ebenfalls um das Maß "a" versetzt. Insofern sind die Kontaktstellen zweckmäßigerweise in Steckrichtung auf einer spiralförmigen Mantellinie verteilt angeordnet, wobei besonders vorteilhaft ist, wenn auf einer zur Längsachse parallelen Mantellinie sehr wenige vorhanden sind und möglichst nur eine Kontaktstelle vorgesehen ist.

Fig. 6 zeigt ferner gestrichelt eine Schutzhülse 31, die zum Schutz der Buchse 29 und der Kontaktfederzungen 15 in Pfeilrichtung 32 über die Buchse 29 geschoben wird. Die Schutzhülse 31 wird auf der Buchse 29 arretiert (nicht dargestellt) und weist in an sich bekannter Weise freigeschnittene, nach außen abgebogene Rastfederzungen 31a auf, mit denen das Hochstromkontaktelement in einer Gehäusekammer eines Steckverbindergehäuses (nicht dargestellt) in an sich bekannter Weise verrastet werden kann.

Fig. 7 zeigt schematisch die Buchse 29 nach Fig. 6, eingesetzt in ein z.B. als Drehteil ausgebildetes Aufnahmeteil 28, das einen entsprechenden zylindrischen Innenraum und ein Anschlußteil 27 für ein Stromabgangselement (nicht dargestellt) aufweist. In das Drehteil 28 kann ein Gegenkontaktsteckstift 26 eingeschoben werden, der von den Kontaktstellen der Kontaktfederzungen 15 kontaktiert und abgestützt wird.

Für eine gefederte Abstützung gegenüber einer Innenwandung eines zylindrischen Innenraums eines Aufnahmeteils z.B. eines elektrisch leitenden Drehteils 28 können gemäß Fig. 7a, b und c Stützfederzungen 15a im Mantelmaterial 1 freigeschnitten und nach außen abgebogen sein, so daß sie gegen die Innenoberfläche des zylindrischen Innenraums stoßen. Die Anzahl und Ausgestaltung dieser Stützfederzungen 15a ist bezüglich Strombelastung und Wärmeabfuhr beliebig wählbar. Neben der Abstützfunktion erfüllen die Stützfederzungen 15a aber auch eine Stromübertragungsfunktion, das heißt, sie bilden ebenfalls definierte Kontaktstellen und zwar zwischen dem Kontaktbereich des Hochstromkontaktelements und dem elektrisch leitenden Aufnahmeteil 28, in dem das Hochstromkontaktelement gelagert ist und das für das Hochstromkontaktelement zumindest einen Aufnahmeraum mit einer Stecköffnung für einen Gegensteckkontaktstift aufweist, ansonsten aber auf den Anwendungsfall abgestellt beliebig gestaltet sein kann.

Vorteilhaft ist, wenn ebenso viele Stützfederzungen 15a mit entsprechenden Kontaktstellen wie Kontaktfederzungen 15, 16 mit entsprechenden Kontaktstellen 24 vorhanden sind, so daß die Stromleistung gleichmäßig vom Aufnahmeteil 28 an das Hochstromkontaktelement oder vom Hochstromkontaktelement an das Aufnahmeteil 28 übertragen werden kann.

Zweckmäßigerweise kann dafür eine Federzungenausgestaltung gemäß Fig. 7b, 7c vorgesehen sein. Dabei ist ein Federarm 15 in Steckrichtung kurz hinter einem Federarm 15a angeordnet und lediglich durch einen schmalen Materialsteg 15b getrennt, wobei ein Federarm 15a nach außen und der andere Federarm 15 nach innen abgebogen ist (Fig. 7a). Zweckmäßigerweise sind die U-förmigen Freischnitte der Federarme 15a, 15 - wie in Fig. 7b, c abgebildet - entgegengesetzt ausgerichtet, so daß der eine Federarm 15a in Steckrichtung und der andere Federarm 15 entgegengesetzt zur Steckrichtung weist. Dabei müssen die Federarme 15a, 15 in Steckrichtung - nicht wie in Fig. 7b, c abgebildet - fluchtend angeordnet sein. Sie können auch seitlich bzw. in Querrichtung ein Stück versetzt angeordnet sein (nicht dargestellt). Die Federarme 15, 15a können gleich oder unterschiedlich lang sein.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, den Kontaktbereich 2 bzw. ein Kontaktelement 29 mit einem Überfederelement auszurüsten. In Fig. 8 ist schematisch und gestrichelt angedeutet, daß im Mantel einer Überhülse 31, die vorzugsweise in an sich bekannter Weise aus einem festeren, federnden Material, z.B. Stahl besteht, Überfederzungen 33 freigeschnitten und derart angeordnet und abgebogen sind, daß sie von außen auf die Kontaktfederzungen 15, 16 drücken und zwar zweckmäßigerweise mit im freien Endbereich abgebogenen Stegen 34, die die Kontaktstellen 24 der Kontaktfederzungen 15 belasten.

Eine derartige Überhülse kann auch für einen Steckkontaktstift (nicht dargestellt) vorgesehen sein, der nach der Erfindung mit einer Vielzahl von Kontaktstellen ausgebildet ist, wobei das hülsenförmige Überfederelement im Innenraum des Steckkontaktstifts untergebracht ist.

Die in den Fig. 1 bis 8 abgebildeten Beispiele zeigen Kontaktstellen 24, die an U-förmig freigeschnittenen Kontaktfederzungen 15, 16 ausgebildet sind. Die Fig. 9a, 9b und 9c zeigen dagegen Beispiele, die ebenfalls in den Erfindungsgedanken fallen, keinesfalls aber den Erfindungsgedanken in Ergänzung zu den Begriffen nach Fig. 1 bis 8 erschöpfend charakterisieren. Denn der Erfindungsgedanke sieht vor, daß Kontaktstellen in irgendeiner geeigneten Weise über mindestens ein federndes Element aus einem Mantel eines Kontaktbereichs eines Hochstromkontaktelements frei zu schneiden. Der Fachmann kann aufgrund dieser Lehre weitere Anbindungsmöglichkeiten auffinden, die federnde Kontaktstellen gewährleisten.

Fig. 9a zeigt eine Draufsicht auf ein Stück einer Platine 1, mit einer Kontaktstelle 24, die kalottenförmig durchgedrückt ist und zumindest zweiseitig mit zwei Federstegen 35 mit dem Mantelmaterial einstückig in Verbindung steht bzw. an das Mantelmaterial angebunden ist. Die Federstege 35 sind jeweils durch zwei kurze, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Einschnitte 36 gebildet.

Im Beispiel nach Fig. 9b sind die vier Federstege 35 kreuzweise zueinander angeordnet und im Falle des Beispiels nach Fig. 9c tangential zur Kalottenform hinlaufend eingeschnitten.

In den Fig. 9a, b und c sind ausgestanzte Löcher 37 gestrichelt angedeutet, durch die die Federstege 35 freigelegt werden können.

Eine weitere einfache Ausgestaltung eines Hochstromkontaktelements zeigen die Fig. 10, 11 und 12.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf eine Platine 1, die zur Buchse gerollt werden kann, wie Fig. 12 darstellt.

Die Platine weist quer zur Längsachse der gerollten Platine eine Ringzone 17 auf, an deren eine Querkante in die eine Richtung weisend dicht benachbart Federarme 16a und an deren andere Querkante in die andere Richtung weisend dicht benachbart Federarme 16b angebunden sind. Die Federarme 16a, 16b sind vorzugsweise gleichförmig ausgebildet und zweckmäßigerweise gleich lang. In der Hochstromkontaktelementbuchse gemäß Fig. 12 sind alle Federarme einwärts abgebogen. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, benachbarte Federarme abwechselnd nach innen und außen abzubiegen. Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Federarme 16a nach innen und die Federarme 16b nach außen oder umgekehrt abgebogen sind. In den freien Endbereichen der Federarme 16a, 16b sind definierte, z.B. weiter durchgebogene oder kalottenförmige Kontaktstellen 24 ausgebildet. Die Ringzone 17 liegt zweckmäßigerweise in der Längsmitte der Hochstromkontaktelementhülse. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung liegen die Federarme 16a und 16b nicht auf einer Mantellinie des Buchsenkörpers sondern sie liegen - wie abgebildet - auf einer jeweils in Radialrichtung versetzten Mantellinie, wobei die Versetzung "v" vorzugsweise - wie abgebildet - eine halbe Federarmbreite beträgt.

Selbstverständlich kann auch bei dieser Ausführungsform die Form und Länge der Federarme unterschiedlich sein. Zudem kann auch die Anzahl und die Form und die Länge der Federarme 16a auf der einen Seite der Ringzone 17 unterschiedlich zur Anzahl, Form und Länge der Federarme 16b auf der anderen Seite der Ringzone 17 sein.

Nach der Erfindung wird aus einem geeigneten Werkstoff ein Kontaktbereich für ein Hochstromkontaktelement mit einer der Stromhöhe angepaßten Anzahl von Kontaktstellen lediglich durch Stanzen und Biegen hergestellt. Dadurch kann mit einer genau vorherbestimmbaren Kontaktstellenanzahl auf entsprechende Anforderungen hinsichtlich Stromhöhe und Wärmeableitung reagiert werden. Gleichzeitig erreicht man durch die mögliche hohe Anzahl von Kontaktstellen eine Kontaktierung, die durch Vibrationen unter hohen mechanischen Belastungen nicht beeinträchtigt wird. Die Federkraft der Kontaktstellen ist wählbar durch Formgebung, Werkstoff, Wandstärke, Stanzprozeß, Formgebungsprozeß oder dergleichen.

Aus einem Blechstanzteil geformte Kontaktelemente weisen bekanntlich Stoßkanten auf. Diese Stoßkanten sind an einer sogenannten Nahtstelle sich gegenüberliegend angeordnet, wobei die Nahtstelle durch Schweißung, Lötung oder mit mechanischen Mitteln z.B. mit einer Schwalbenschwanzeinrichtung verschlossen werden kann. Vorteilhaft kann aber auch sein, die Nahtstelle offen stehend vorzusehen und die Stoßkanten auf Abstand anzuordnen, so daß das Kontaktelement unter Vorspannung in einen entsprechend ausgebildeten Trägerkörper eingesetzt werden kann, indem das Kontaktelement z.B. in Form eines Zylinders durch elastische Verengung der Nahtstelle verkleinert in einen entsprechenden Raum eingeführt und anschließend durch elastische Erweiterung eingepaßt wird.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, kontaktkraftverstärkende Überfederelemente in Form von Hülsen mit Überfederarmen zu verwenden. Ferner ist ein besonderer Vorteil, die Kontaktstellen so zu verteilen, daß jeweils nur eine vorgegebene minimierte Anzahl von einem Steckstift während des Steckvorgangs gleichzeitig ausgelenkt wird. Durch diese Maßnahme kann eine erhebliche Steck- und Ziehkraftreduzierung erzielt werden, da die erstmalige Auslenkkraft sehr viel größer ist als die spätere Gleitkraft. Ein Beispiel für eine solche Anordnung zeigen die Fig. 5 und 6.

Claims

Hochstromkontaktelement aus einem Blechstanzteil, mit einem Kontaktbereich (2) in Form einer Kontaktbuchse oder eines Kontaktstifts zur Kontaktierung eines passenden Gegenkontaktelements wobei der Kontaktbereich (2) eine vorgegebene Vielzahl von definierten, federnden Kontaktstellen (24) aufweist, sowie gegebenenfalls mit einem Anschlußteil (4, 27),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kontaktbereich (2) ein formstabiler Rohrkörper (29) ist und daß in das Mantelmaterial des Rohrkörpers (29) die Kontaktstellen (24) als über die Mantelfläche vorstehende, federnd mit dem Mantelmaterial in Verbindung stehende Materialvorsprünge eingebracht sind.
Hochstromkontaktelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktstellen (24) regelmäßig verteilt angeordnet sind.
Hochstromkontaktelement nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktstellen (24) unregelmäßig verteilt angeordnet sind.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktstellen (24) an im Mantelmaterial frei oder eingeschnittenen, aus dem Mantelmaterial abgebogenen Federzungen (15, 16) angeordnet sind.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktstellen (24) an im Mantelmaterial frei oder eingeschnittenen, gegenüber dem Mantelmaterial durchgesetzten Federstegen (35) angeordnet sind.
Hochstromkontaktelement nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federstege (35) durch ausgestanzte Löcher (37) freigelegt sind.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrkörper (29) einen runden Querschnitt aufweist.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrkörper (29) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktstellen (24) in Steckrichtung derart verteilt angeordnet sind, daß beim Stecken eines Gegenkontaktelements gleichzeitig nur eine geringe Anzahl von Kontaktstellen kontaktiert wird.
Hochstromkontaktelement nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verteilung der Kontaktstellen (24) derart vorgesehen ist, daß während des Steckvorganges des Gegenkontaktelements fortlaufend immer nur eine Kontaktstelle (24) kontaktiert wird.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß es ein Kontaktbereich (2) in Form einer Hülse aufweist, in der mehrere Kontaktzonen (8, 9, 10) quer zur Steckrichtung vorgesehen sind, die durch Ringzonen (17, 18, 19) untereinander bzw. von anderen Funktionselementen beabstandet sind, wobei in den Kontaktzonen (8, 9, 10) durch Materialstege (20) auf gleichen Abstand voneinander angeordnete, U-förmige, ausgestanzte Freischnitte (11, 12) mit in Längsrichtung zur Platine weisenden U-Schenkeln (13) angeordnet sind, so daß Kontaktfederzungen (15, 16) gebildet werden.
Hochstromkontaktelement nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß benachbarte Freischnitte (11, 12) in einer Kontaktzone entgegengesetzt ausgerichtet sind.
Hochstromkontaktelement nach Anspruch 11 und/oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federzungen (15, 16) unterschiedlich lang ausgebildet sind.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kontaktzonenbereich dünner geprägt ausgebildet ist.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktzonen (8, 9, 10) zum Innenraum des Buchsenkörpers etwas durchgesetzt sind, so daß die Ringzonen (17, 18, 19) peripher demgegenüber überstehend angeordnet sind.
Hochstromkontkatelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktstellen (24) quer zur Steckrichtung um ein bestimmtes Maß b in Steckrichtung versetzt und in Steckrichtung voreinander angeordnete Kontaktstellen um ein Maß a in Querrichtung versetzt angeordnet sind.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktstellen (24) ballig ausgebildet sind.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß Federelemente mit unterschiedlichen Federkennlinien vorgesehen sind.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federzungen (15, 15a, 16a, 16b) in entgegengesetzte Richtungen aus dem Mantelmaterial abgebogen sind.
Hochstromkontaktelement nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl und/oder Länge der in entgegengesetzte Richtungen abgebogenen Federarme gleich oder ungleich ist.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Steckachsrichtung zwei Federarme über einen schmalen Materialsteg (15b) getrennt voneinander angeordnet sind, wobei der eine Federarm (15a) in Steckachsrichtung und der andere Federarm (15) entgegen der Steckachsrichtung weist.
Hochstromkontaktelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß es eine Ringzone (17) aufweist, von deren eine Querkante Federarme (16a) sich in die eine Richtung und von deren anderen Querkante Federarme (16b) sich in die andere Richtung erstreckend abgehen.
Hochstromkontaktelement nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringzone (17) in der Längsmitte des Kontaktbereichs des Hochstromkontaktelements liegt.
Hochstromkontaktelement nach Anspruch 22 und/oder 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federarme (16a und 16b) auf unterschiedlichen Mantellinien des Buchsenkörpers angeordnet sind.
Hochstromkontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß es als eine in ein Aufnahmeteil (28) einsetzbare Buchse (29) zur Kontaktierung eines in das Aufnahmeteil (28) einsteckbaren Kontaktsteckstifts (26) ausgebildet ist (Fig.7).