EP1047152B1 - Elektrische Anschlussbuchse - Google Patents
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- EP1047152B1 EP1047152B1 EP20000108102 EP00108102A EP1047152B1 EP 1047152 B1 EP1047152 B1 EP 1047152B1 EP 20000108102 EP20000108102 EP 20000108102 EP 00108102 A EP00108102 A EP 00108102A EP 1047152 B1 EP1047152 B1 EP 1047152B1
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- contact springs
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- H01R13/11—Resilient sockets
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- H01R13/18—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure with the spring member surrounding the socket
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Definitions
- the invention relates to an electrical connector for electrically conductive connection to a connector, with a connection portion for connecting an electrical conductor to the connector, and having a resiliently connected to the terminal portion by a spring element female connector portion for the connector, in which the connector inserted through a connection opening and can be clamped for electrical connection in a predetermined insertion position by at least one clamping element provided on the bushing section. Furthermore, the invention relates to an electrical connector with a connector and such a connector.
- An electrical socket of the type mentioned is known from WO 95/25362 and is used for example in motor vehicles for connecting a sensor to a control unit. With the help of the spring element between the socket portion in which the connector is inserted for electrical connection, and the terminal portion to which the electrical conductor is connected to relative movements between them are prevented in the event of vibrations that would otherwise lead to fretting corrosion at the contact point, whereby their conductivity would be reduced.
- An electrical connection socket according to the preamble of claim 1 is known from DE-A-197 17 954.
- the invention solves the problem by an electrical socket with the features of claim 1, in particular solves the problem in that the spring element merges into the socket portion and at least partially forms one of the bushing portion bounding surfaces. Furthermore, the object is achieved by an electrical connector having the features of claim 12.
- the spring element emanating from the connection section is integrated in the socket section and at least partially forms one of the surfaces bounding the socket section. Due to the design of the spring element as part of the socket portion, the spring element fulfills a dual function, on the one hand it serves as a resilient connection point between the terminal portion and the socket portion, on the other hand, it forms part of the socket for the connector. As a result, the axial length of the socket, resulting from the axial lengths of the socket portion, the spring element and the connecting portion compared with the axial length of the known socket with spring element is so small that the connector according to the invention can be used instead of conventional sockets without spring element.
- a spring element which has an approximately Z-shaped longitudinal section with respect to the longitudinal direction of the connection section.
- the Z-shape of the spring element results in two approximately parallel to the longitudinal direction of the socket extending leg, which are fixedly connected to each other by a connecting web, wherein one of the two legs merges into the terminal portion, while the other leg forms at least a portion of the female portion ,
- the Z-shaped longitudinal sectional shape of the spring element can be finished on the one hand without much effort, on the other hand, the spring element has a sufficiently high spring action, the spring constant can be influenced by amplifying or reducing the material at the transition points between the connecting web and the legs.
- the socket according to the invention is proposed to measure the spring constant of the spring element so that the spring force generated by the spring element at a maximum allowable deflection in the longitudinal direction of the bushing portion is smaller than that caused by the clamping element on the connector holding force. This ensures that even at maximum deflection of the connector pin of the connector plug remains in its predetermined insertion position and a relative movement of the connector pin is avoided to the clamping element.
- contact springs are used, which are formed on both sides of the connection opening and extending in the longitudinal direction of the bushing portion.
- a sleeve is additionally pushed onto the connecting portion, which is firmly connected to the connecting portion.
- two brackets are formed, which extend in the direction of the contact springs, wherein a respective contact spring is associated with a bracket.
- the bracket runs at a small distance to the back of the respective contact spring.
- additional clamping elements may be provided on the sleeve, which are arranged offset on diametrically opposite sides of the connection opening with respect to the two contact springs so that the respective clamping element is symmetrically aligned between the two contact springs. Due to the symmetrical arrangement of the clamping elements and the contact springs of preferably rectangular in cross-section or square pin pin of the connector plug is mechanically clamped, so that a rotational relative movement of the connector pin to the socket portion is prevented.
- connection portion on both sides of the spring element, two mutually parallel jaws as stop elements which limit the deflection of the bushing portion in the direction of the connection portion.
- Figures 1 to 5 show a perspective view of a connector 10 made of electrically conductive material, such as a copper alloy, which is part of an electrical connector and into which a connector (not shown) can be inserted for electrically conductive connection.
- the connection socket 10 has a connection section 12 and a socket section 14.
- the connection portion 12 shown on the right in Fig. 1 comprises a so-called crimping region 16, on which a total of four arms 18 are formed, which can be bent to connect an electrical conductor (not shown) such that the electrical conductor mechanically and electrically conductive the connection portion 12 is connected.
- a spring element 20 which, relative to the longitudinal direction of the connecting portion 12 in longitudinal section Z-shaped.
- two plate-shaped jaws 22 are integrally formed on the crimping region 16, which, as shown in FIGS. 1 and 2, laterally protrude from the transition of the crimping region 16 into the spring element 20 and are bent over at right angles in such a way that they parallel to each other.
- the longitudinal edge of each jaw 22 is rigidly connected only about half of its length with the crimping region 16, while the other half of the lower longitudinal edge projects freely and has an approximately rectangular first recess 24.
- the upwardly bent at right angles jaws 22 end approximately at the height of the end portion 26 of the spring element 20 and have at each of its upper longitudinal edge a rectangular second recess 28 which is laterally offset in the direction of the connecting portion 12 with respect to the center of the respective jaw 22.
- the end portion 26 of the spring element 20 is formed integrally with the bushing portion 14 and forms the surface of the bushing portion 14 shown in Fig. 1.
- the bushing portion 14 has an approximately rectangular closed contour, wherein the longitudinal direction of the bushing portion 14 with the longitudinal direction of the connecting portion 12th coincides.
- the socket portion 14 is oriented relative to the connecting portion 12, that its from the end portion 26 of the spring element 20 at right angles downwardly projecting legs 30 extend approximately parallel to the jaws 22 and end at the level of the underside of the connecting portion 12.
- the legs 30 are bent at right angles at their free ends and connected by a tongue and groove joint 32 firmly together, whereby the bottom 34 of the rectangular contour of the female portion 14 is formed.
- Figs. 1 and 2 is at the of the end portion 26 of the spring element 20 formed end face of the female portion 14 and on the end face of the bottom 34 of the female portion 14 each have a recess 36 and 38, the purpose of which will be explained later.
- the socket portion 14 has on its side facing away from the terminal portion 12 a connection opening 40, wherein on both sides of the connection opening 40 two identically shaped contact springs 42 are provided, which are integrally formed on the two legs 30 of the socket portion 14.
- the two extending in the longitudinal direction of the socket portion 14 contact springs 42 converge at an angle to each other, form a clamping area in which they at least approximately touch, and are spread apart at their free ends.
- a funnel-shaped guide region for the connector is formed, which facilitates the insertion of the connector plug into the female section 14.
- a recess 44 is further formed, which forms an elevation 46 on the rear side facing away from the clamping surface of the respective contact spring 42.
- a preferably made of a spring steel, in cross-section approximately rectangular sleeve 48 is pushed onto the bushing portion 14 and the jaws 22, which is slotted on its underside (see FIG .. 4).
- the sleeve 48 has at each of its lower longitudinal edges in the region of the first recess 24 of each jaw 22 has a rectangular opening 50 into which a sleeve 48 integrally formed tab 52 projects, which is in engagement with the first recess 24 of the respective jaw 22.
- a Opening 54 is formed, in which also a tab 56 protrudes, which is in each case latched to the second recess 28 on the respective jaw 22.
- each bracket 62 extends at a small distance from the formed on the back of the respective contact spring 42 survey 46.
- a detent spring 64 is formed, which is spread apart from the sleeve 48 and in the installed state of the connector 10 with a in a receptacle or in a housing (not shown) for the connector 10 correspondingly formed detent recess (not shown) is engaged to lock the socket 10 in the receptacle or the housing.
- a stamped part 70 is shown made of conductive material from which the connector 10 of the invention is produced by forming.
- the punched part 70 has a first forming region 72 shown on the left in FIG. 6 with lug pairs 74 of identical design on both sides, which are bent into the crimping region 16.
- a second forming area 76 adjoins the first forming area 72, in which two wings 80 are formed on both sides of a central web 78, which are bent by forming into the two jaws 22.
- a third forming region 82 is formed, which forms after forming the female portion 14 of the connector 10, wherein the locking elements of the tongue and groove joint 32 are firmly connected together.
- the spring element 20 of the connector 10 is formed.
- the connector 10 will be explained in more detail. Once a connector is inserted between the contact springs 42 in the connection opening 40 of the female portion 14, the female portion 14 is displaced within the sleeve 48 in the direction of the connecting portion 12, wherein the spring element 20 is biased. In order to avoid overloading of the spring element 20, the two jaws 22 limit the movement of the bushing section 14 within the sleeve 48, in that the bushing section 14 comes into abutment with the cheek 22 at its displacement in the direction of the connection section 12. Once the connector has reached its final plug position, the biased spring member 20 pushes the female portion 14 back to its original position within the sleeve 48 back.
- the plug pin of the connector which usually has a rectangular or square cross-sectional shape, only in the sections of the clamping portion laterally of the recess 44 of each contact spring 42 abuts.
- the holding forces caused by the contact springs 42 engage laterally offset from the axis of symmetry of the contact springs 42 on the connector pin, so that at the connector on the connector transverse forces acting on the connector pin a distance of the point of application of the holding forces to the symmetry axis corresponding holding torque is generated, which pivoting of the connector pin prevented between the contact springs 42.
- possibly occurring transverse forces on the connector from the pin in a defined position holding contact springs 42 of the socket portion 14 are transmitted to this, in turn, the forward transverse forces transmitted to the spring element 20, which deforms accordingly.
- the movement of the sleeve portion 14 between the brackets 62 is made possible, so that the sleeve portion 14 in a predefined by the brackets 62, defined range of motion relative to the connecting portion 12 move can, wherein the spring element 20 allows movement in the direction of the three spatial axes. Only if the movement of the sleeve portion 14 in one direction is so large that one of the projections 46 of the contact springs 42 on one of the bracket 62 for The movement of bushing section 14 is limited. In this way, an overload of the spring element 20 is avoided.
- FIG. 7 shows a diagram in which the restoring force F r caused by the spring element 20 is shown as a function of the deflection of the bushing section 14 relative to the connection section 12, which rises from the zero point with a constant profile. Furthermore, in the diagram, the force exerted by the two contact springs 42 holding force F h is shown, which runs parallel to the value axis of the right graph of FIG. If the restoring force F r of the spring element 20 does not exceed the holding force F h of the contact springs 42, the plug pin of the connection plug is not moved with respect to the contact springs 42, but only the bushing section 14 is displaced with respect to the connection section 12. Since the connector in this case remains in its predetermined defined insertion position with respect to the contact springs 42 during the movement of the bushing portion 14, the formation of fretting corrosion is avoided, as indicated in Fig. 7 in the diagram by the area A.
- a third force F v in the diagram of FIG. 7 is shown, which in a conventional connector without spring element occurs when vibrations occur at the connector between the conventional connector and the connector.
- the comparison force F v defines the elasticity of the material of the conventional connection socket, through which a very small spring effect is achieved as well.
- the slope of the comparison force F v is much greater than that of the restoring force F r of the spring element 20 of the connector 10.
- Fig. 8 shows an enlarged perspective view of the connector socket 10, in which a modified sleeve 90 made of spring steel is used.
- the structure of the sleeve 90 substantially corresponds to that of the sleeve 48, but with the difference that instead of the L-shaped bent clamping elements 58 and 60, two clamping elements 92 and 94 are formed on the sleeve 90, which are bent in a spiral shape and in the Port opening 40 of the connector 10 protrude.
- these clamping elements 92 and 94 in addition to the holding forces caused by the contact springs 42 on the plug pin of the connector plug directed transversely to these holding forces clamping forces on the Stekkerloch be applied, which prevent twisting of the plug pin in the socket portion 14.
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- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlußbuchse zum elektrisch leitenden Verbinden mit einem Anschlußstecker, mit einem Anschlußabschnitt zum Anschließen eines elektrischen Leiters an die Anschlußbuchse, und mit einem mit dem Anschlußabschnitt durch ein Federelement federnd verbundenen Buchsenabschnitt für den Anschlußstecker, in den der Anschlußstecker durch eine Anschlußöffnung einführbar und zum elektrischen Verbinden in einer vorgegebenen Steckposition durch mindestens ein an dem Buchsenabschnitt vorgesehenes Klemmelement klemmbar ist. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Verbinder mit einem Anschlußstecker und einer derartigen Anschlußbuchse.
- Eine elektrische Anschlußbuchse der eingangs genannten Art ist aus der WO 95/25362 bekannt und wird beispielsweise bei Kraftfahrzeugen zum Verbinden eines Sensors mit einer Steuereinheit verwendet. Mit Hilfe des Federelementes zwischen dem Buchsenabschnitt, in dem der Anschlußstecker zum elektrischen Verbinden eingeführt wird, und dem Anschlußabschnitt, mit dem der elektrischer Leiter verbunden ist, sollen Relativbewegungen zwischen diesen bei auftretenden Schwingungen verhindert werden, die andernfalls zu Reibkorrosion an der Kontaktstelle führen würden, wodurch deren Leitfähigkeit vermindert wäre.
- Eine elektrische Anschlußbuchse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-A-197 17 954 bekannt.
- Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Anschlußbuchse bzw. einen elektrischen Verbinder mit einer derartigen Anschlußbuchse anzugeben, die bzw. bei dem die Anschlußbuchse trotz des Federelementes zwischen dem Anschlußabschnitt und dem Buchsenabschnitt kurz baut, so daß sie auch anstelle herkömmlicher Anschlußbuchsen ohne Federelement verwendbar ist.
- Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine elektrische Anschlußbuchse mit den Merkmalen nach Anspruch 1, insbesondere löst sie die Aufgabe dadurch, daß das Federelement in den Buchsenabschnitt übergeht und zumindest teilweise eine der den Buchsenabschnitt begrenzenden Flächen bildet. Ferner wird die Aufgabe durch einen elektrischen Verbinder mit den Merkmalen nach Anspruch 12 gelöst.
- Bei der erfindungsgemäßen Anschlußbuchse ist das vom Anschlußabschnitt ausgehende Federelement in den Buchsenabschnitt integriert und bildet zumindest teilweise eine der den Buchsenabschnitt begrenzenden Flächen. Durch die Ausbildung des Federelementes als Teil des Buchsenabschnittes erfüllt das Federelement eine Doppelfunktion, einerseits dient es als federnde Verbindungsstelle zwischen dem Anschlußabschnitt und dem Buchsenabschnitt, andererseits bildet es einen Teil der Buchse für den Anschlußstecker. Dadurch ist die axiale Baulänge der Anschlußbuchse, die sich aus den axialen Längen des Buchsenabschnittes, des Federelementes und des Anschlußabschnittes ergibt, verglichen mit der axialen Länge der bekannten Anschlußbuchse mit Federelement so gering, daß die erfindungsgemäße Anschlußbuchse anstelle herkömmlicher Anschlußbuchsen ohne Federelement verwendet werden kann.
- Erfindungsgemäß wird ein Federelement verwendet, das bezüglich der Längsrichtung des Anschlußabschnittes einen etwa Z-förmigen Längsschnitt aufweist. Durch die Z-Form des Federelementes ergeben sich zwei in etwa parallel zur Längsrichtung der Anschlußbuchse verlaufende Schenkel, die durch einen Verbindungssteg fest miteinander verbunden sind, wobei der eine der beiden Schenkel in den Anschlußabschnitt übergeht, während der andere Schenkel zumindest einen Teil des Buchsenabschnittes bildet. Die Z-förmige Längsschnittsform des Federelementes läßt sich einerseits ohne großen Aufwand fertigen, andererseits verfügt das Federelement über eine ausreichend hohe Federwirkung, wobei die Federkonstante durch Verstärken oder Vermindern des Materials an den Übergangsstellen zwischen dem Verbindungssteg und den Schenkeln gezielt beeinflußt werden kann.
- Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen.
- So wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlußbuchse vorgeschlagenen, die Federkonstante des Federelementes so zu bemessen, daß die vom Federelement bei einer maximal zulässigen Auslenkung in Längsrichtung des Buchsenabschnittes erzeugte Federkraft kleiner ist als die von dem Klemmelement am Anschlußstecker verursachte Haltekraft. Dadurch wird sichergestellt, daß auch bei maximaler Auslenkung der Steckerstift des Anschlußsteckers in seiner vorgegebenen Steckposition verbleibt und eine Relativbewegung des Steckerstiftes zum Klemmelement vermieden wird.
- Als Klemmelement zum Klemmen des Anschlußsteckers werden vorzugsweise zwei von dem Buchsenabschnitt abstehende Kontaktfedern verwendet, die beiderseits der Anschlußöffnung ausgebildet sind und sich in Längsrichtung des Buchsenabschnittes erstrecken. Die Verwendung von Kontaktfedern als Klemmelement hat einerseits den Vorteil, daß das Einstecken des Anschlußsteckers in und sein Herausziehen aus dem Buchsenabschnitt schnell und problemlos möglich ist und daß andererseits eine sichere und ordnungsgemäße elektrisch leitfähige Verbindung an dem Klemmbereich zwischen den Kontaktfedern gewährleistet ist.
- Ferner wird bei dieser Ausführungsform des Klemmelementes als Weiterbildung vorgeschlagen, an jeder der beiden einander zugewandten Klemmflächen der Kontaktfedern im Klemmbereich jeder Kontaktfeder eine Vertiefung auszuformen. Durch die Vertiefung wird erreicht, daß der Steckerstift des Anschlußsteckers, der üblicherweise eine rechteckige bzw. quadratische Querschnittsform aufweist, nur in den Abschnitten des Klemmbereichs seitlich der Vertiefung an den Kontaktfedern anliegt. Dadurch greifen die durch die Kontaktfedern verursachten Haltekräfte seitlich versetzt zur Symmetrieachse der Kontaktfedern am Steckerstift an, so daß bei eventuell am Anschlußstecker quer zu dessen Längsrichtung angreifenden Kräften am Steckerstift ein dem Abstand des Angriffspunktes der Haltekräfte zur Symmetrieachse entsprechendes Haltemoment erzeugt wird, das ein Verschwenken des Steckerstiftes zwischen den Kontaktfedern verhindert. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß eventuell auftretende Querkräfte am Anschlußstecker von den den Steckerstift in einer definierten Lage haltenden Kontaktfedern des Buchsenabschnittes an diesen übertragen werden, der seinerseits die aufgenommenen Querkräfte an das Federelement weiterleitet, das sich entsprechend verformt.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Anschlußbuchse mit Kontaktfedern ist auf den Anschlußabschnitt zusätzlich eine Hülse aufgeschoben, die mit dem Anschlußabschnitt fest verbunden ist. An der Hülse sind zwei Bügel ausgebildet, die sich in Richtung der Kontaktfedern erstrecken, wobei jeweils einer Kontaktfeder ein Bügel zugeordnet ist. Der Bügel verläuft dabei mit geringem Abstand zur Rückseite der jeweiligen Kontaktfeder. Durch die Verwendung der zusätzlichen Hülse wird das Federelement geschützt, die Steifigkeit der Anschlußbuchse erhöht und eine Verringerung der Federwirkung des Federelementes bei hohen Temperaturen kompensiert. Durch den geringen Abstand zwischen dem jeweiligen Bügel und der Kontaktfeder bleibt gewährleistet, daß sich der Buchsenabschnitt relativ zur am Anschlußabschnitt befestigten Hülse bewegen kann. Erst wenn die entstehenden Relativbewegungen zwischen Buchsenabschnitt und Anschlußabschnitt zu groß werden, begrenzen die Bügel die Bewegungen des Buchsenabschnittes, wodurch eine Überbelastung des Federelementes vermieden wird.
- Bei dieser Ausführungsform können an der Hülse zusätzlich Spannelemente vorgesehen sein, die an einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Anschlußöffnung bezüglich der beiden Kontaktfedern so versetzt angeordnet sind, daß das jeweilige Spannelement symmetrisch zwischen den beiden Kontaktfedern ausgerichtet ist. Durch die symmetrische Anordnung der Spannelemente und der Kontaktfedern ist der vorzugsweise im Querschnitt rechteckige oder quadratische Steckerstift des Anschlußsteckers mechanisch eingespannt, so daß eine rotatorische Relativbewegung des Steckerstiftes zum Buchsenabschnitt verhindert wird.
- Des weiteren wird vorgeschlagen, am Anschlußabschnitt beiderseits des Federelementes zwei parallel zueinander verlaufende Backen als Anschlagelemente auszubilden, die die Auslenkung des Buchsenabschnittes in Richtung des Anschlußabschnittes begrenzen. Durch die Backen wird sichergestellt, daß das Federelement beim Einführen des Anschlußstekkers in den Buchsenabschnitt nur so weit verformt wird, daß die Auslenkung des Federelementes innerhalb eines maximal zulässigen Bereiches liegt.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anschlußbuchse ohne aufgeschobene Hülse,
- Fig. 2
- eine perspektivische Darstellung der Anschlußbuchse nach Fig. 1 von ihrer Unterseite,
- Fig. 3
- eine perspektivische Darstellung der Anschlußbuchse nach Fig. 1 mit aufgeschobener Hülse,
- Fig. 4
- eine perspektivische Darstellung der Anschlußbuchse nach Fig. 3 mit aufgeschobener Hülse von ihrer Unterseite,
- Fig. 5
- eine geschnittene perspektivische Darstellung der Anschlußbuchse mit aufgeschobener Hülse, wobei die Darstellung um 180° gedreht ist,
- Fig. 6
- eine Abwicklung der Anschlußbuchse nach Fig. 1,
- Fig. 7
- ein Diagramm, in dem die von einem Federelement der Anschlußbuchse erzeugte Federkraft bezogen auf eine Auslenkung eines Buchsenabschnittes zu einem Anschlußabschnitt der Anschlußbuchse dargestellt ist, und
- Fig. 8
- eine perspektivische Darstellung der Anschlußbuchse nach Fig. 1 mit einer abgewandelten aufgeschobenen Hülse.
- Die Fig. 1 bis 5 zeigen in perspektivischer Darstellung eine Anschlußbuchse 10 aus elektrisch leitfähigem Material, wie beispielsweise einer Kupferlegierung, die Teil eines elektrischen Verbinders ist und in die ein Anschlußstecker (nicht dargestellt) zum elektrisch leitenden Verbinden eingesteckt werden kann. Die Anschlußbuchse 10 weist einen Anschlußabschnitt 12 und einen Buchsenabschnitt 14 auf. Der in Fig. 1 rechts dargestellte Anschlußabschnitt 12 umfaßt einen sogenannten Crimp-Bereich 16, an dem insgesamt vier Arme 18 ausgebildet sind, die zum Anschließen eines elektrischen Leiters (nicht dargestellt) derart umgebogen werden können, daß der elektrische Leiter mechanisch und elektrisch leitend mit dem Anschlußabschnitt 12 verbunden ist.
- Wie die Schnittansicht in Fig. 5 zeigt, schließt sich an den Crimp-Bereich 16 ein einstückig mit diesem ausgebildetes Federelement 20 an, das bezogen auf die Längsrichtung des Anschlußabschnittes 12 im Längsschnitt Z-förmig ist. Beiderseits des Federelementes 20 sind zwei plattenförmige Backen 22 am Crimp-Bereich 16 angeformt, die, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, vom Übergang des Crimp-Bereiches 16 in das Federelement 20 seitlich abstehen und rechtwinklig derart nach oben umgebogen sind, daß sie parallel zueinander verlaufen. Dabei ist die unter Längskante jeder Backe 22 nur etwa über die Hälfte ihrer Länge starr mit dem Crimp-Bereich 16 verbunden, während die andere Hälfte der unteren Längskante frei absteht und eine etwa rechteckige erste Aussparung 24 aufweist. Die nach oben rechtwinklig umgebogenen Backen 22 enden etwa auf Höhe des Endabschnitts 26 des Federelementes 20 und weisen an jeder ihrer oberen Längskante eine rechteckige zweite Aussparung 28 auf, die in Richtung des Anschlußabschnittes 12 bezüglich der Mitte der jeweiligen Backe 22 seitlich versetzt ist.
- Der Endabschnitt 26 des Federelementes 20 ist einstückig mit dem Buchsenabschnitt 14 ausgeformt und bildet die in Fig. 1 oben dargestellte Fläche des Buchsenabschnittes 14. Der Buchsenabschnitt 14 weist eine etwa rechteckige geschlossene Kontur auf, wobei die Längsrichtung des Buchsenabschnittes 14 mit der Längsrichtung des Anschlußabschnittes 12 zusammenfällt. Dabei ist der Buchsenabschnitt 14 so relativ zum Anschlußabschnitt 12 ausgerichtet, daß seine vom Endabschnitt 26 des Federelementes 20 rechtwinklig nach unten abstehenden Schenkel 30 in etwa parallel zu den Backen 22 verlaufen und etwa auf Höhe der Unterseite des Anschlußabschnittes 12 enden. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Schenkel 30 an ihren freien Enden rechtwinklig umgebogen und durch eine Nut-Feder-Verbindung 32 fest miteinander verbunden, wodurch die Unterseite 34 der rechteckigen Kontur des Buchsenabschnittes 14 gebildet ist. Wie die Fig. 1 und 2 ferner zeigen, ist an der von dem Endabschnitt 26 des Federelementes 20 gebildeten Stirnfläche des Buchsenabschnittes 14 und an der Stirnfläche der Unterseite 34 des Buchsenabschnittes 14 jeweils eine Ausnehmung 36 bzw. 38 ausgebildet, deren Zweck später erläutert wird.
- Der Buchsenabschnitt 14 hat an seiner dem Anschlußabschnitt 12 abgewandten Vorderseite eine Anschlußöffnung 40, wobei an beiden Seiten der Anschlußöffnung 40 zwei identisch ausgebildete Kontaktfedern 42 vorgesehen sind, die an die beiden Schenkel 30 des Buchsenabschnittes 14 angeformt sind. Die beiden sich in Längsrichtung des Buchsenabschnittes 14 erstreckenden Kontaktfedern 42 laufen unter einem Winkel aufeinander zu, bilden einen Klemmbereich, in dem sie sich zumindest annähernd berühren, und sind an ihren freien Enden auseinander gespreizt. Dadurch wird ein trichterförmiger Führungsbereich für den Anschlußstecker gebildet, der das Einführen des Anschlußsteckers in den Buchsenabschnitt 14 erleichtert. In der Mitte des Klemmbereiches jeder Kontaktfeder 42 ist ferner eine Vertiefung 44 (vgl. Fig. 5) ausgeformt, die auf der der Klemmfläche abgewandten Rückseite der jeweiligen Kontaktfeder 42 eine Erhebung 46 bildet.
- Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist auf den Buchsenabschnitt 14 und die Backen 22 eine vorzugsweise aus einem Federstahl gefertigte, im Querschnitt etwa rechteckige Hülse 48 aufgeschoben, die an ihrer Unterseite geschlitzt ist (vgl. Fig. 4). Die Hülse 48 hat an jeder ihrer unteren Längskanten im Bereich der ersten Aussparung 24 jedes Backens 22 eine rechteckige Öffnung 50, in die eine an die Hülse 48 angeformte Lasche 52 ragt, die mit der ersten Aussparung 24 des jeweiligen Backens 22 in Eingriff steht. In gleicher Weise ist an jeder oberen Längskante der Hülse 48 eine Öffnung 54 ausgebildet, in die gleichfalls eine Lasche 56 ragt, die jeweils mit der zweiten Aussparung 28 an der jeweiligen Backe 22 verrastet ist.
- Im Bereich der Anschlußöffnung 40 weist die Hülse 48 an ihrer Ober- und ihrer Unterseite jeweils ein in Längsrichtung der Hülse 48 gesehen, im Querschnitt L-förmiges Spannelement 58 bzw. 60 auf, das nach innen in Richtung Anschlußöffnung 40 gebogen ist und durch die an der Stirnfläche des Endabschnittes 24 des Federelementes 20 bzw. an der Stirnfläche der Unterseite des Buchsenabschnittes 14 ausgebildete Ausnehmung 36 bzw. 38 ragt. An der Stirnseite der Hülse 48 sind ferner zwei in Längsrichtung der Kontaktfedern 42 verlaufende Bügel 62 angeformt, wobei jeder Bügel 62 mit geringem Abstand zu der an der Rückseite der jeweiligen Kontaktfeder 42 ausgebildeten Erhebung 46 verläuft. An jeder der beiden Seitenflächen der Hülse 48 ist eine Rastfeder 64 ausgebildet, die von der Hülse 48 abgespreizt ist und im eingebauten Zustand der Anschlußbuchse 10 mit einer in einer Aufnahme oder in einem Gehäuse (nicht dargestellt) für die Anschlußbuchse 10 entsprechend ausgebildeten Rastvertiefung (nicht dargestellt) in Eingriff steht, um die Anschlußbuchse 10 in der Aufnahme bzw. dem Gehäuse zu verriegeln.
- In Fig. 6 ist ein Stanzteil 70 aus leitfähigem Material dargestellt, aus dem die erfindungsgemäße Anschlußbuchse 10 durch Umformen hergestellt wird. Das Stanzteil 70 weist einen in Fig. 6 links dargestellten ersten Umformbereich 72 mit zu beiden Seiten identisch ausgebildeten Laschenpaaren 74 auf, die zum Crimp-Bereich 16 gebogen werden. An den ersten Umformbereich 72 schließt sich ein zweiter Umformbereich 76 an, in dem zu beiden Seiten eines mittleren Steges 78 zwei Flügel 80 ausgebildet sind, die durch Umformen zu den beiden Backen 22 gebogen werden. Am freien Ende des Steges 78 ist ein dritter Umformbereich 82 angeformt, der nach dem Umformen den Buchsenabschnitt 14 der Anschlußbuchse 10 bildet, wobei die Verriegelungselemente der Nut-Feder-Verbindung 32 fest miteinander verbunden werden. Durch entsprechendes Z-förmiges Umformen des Steges 78 wird das Federelement 20 der Anschlußbuchse 10 gebildet.
- Nachfolgend wird die Funktionsweise der Anschlußbuchse 10 näher erläutert. Sobald ein Anschlußstecker zwischen die Kontaktfedern 42 in die Anschlußöffnung 40 des Buchsenabschnittes 14 eingeführt wird, wird der Buchsenabschnitt 14 innerhalb der Hülse 48 in Richtung des Anschlußabschnittes 12 verschoben, wobei das Federelement 20 vorgespannt wird. Um eine Überbelastung des Federelementes 20 zu vermeiden, begrenzen die beiden Backen 22 die Bewegung des Buchsenabschnittes 14 innerhalb der Hülse 48, indem der Buchsenabschnitt 14 bei einer Verlagerung in Richtung des Anschlußabschnittes 12 mit seiner Stirnseite an den Backen 22 zur Anlage kommt. Sobald der Anschlußstecker in seiner endgültigen Steckposition angelangt ist, drückt das vorgespannte Federelement 20 den Buchsenabschnitt 14 wieder in seine ursprüngliche Position innerhalb der Hülse 48 zurück. Wenn Relativbewegungen zwischen der Anschlußbuchse 10 und dem Anschlußstecker auftreten, beispielsweise verursacht durch Schwingungen, kann sich der Buchsenabschnitt 14 innerhalb der Hülse 48 gegen die Kraft des Federelementes 20 hin und her bewegen. Dabei wird, wie zuvor bereits erläutert, die Bewegung des Buchsenabschnittes 14 durch die Backen 22 begrenzt, sofern der Buchsenabschnitt 14 in Richtung des Anschlußabschnittes 12 bewegt wird. In entgegengesetzter Richtung wird die Bewegung des Buchsenabschnittes 14 durch das oben angeordnete Spannelement 58 begrenzt, an dem das Federelement 20 mit der Stirnfläche seines Endabschnittes 26 zur Anlage kommt. Ein Verdrehen des Anschlußsteckers in der Anschlußbuchse 10 wird durch die beiden Spannelemente 58 und 60 verhindert, die unter leichter Vorspannung am Steckerstift des Anschlußsteckers anliegen.
- Durch die Vertiefungen 44 an den Kontaktfedern 42 wird erreicht, daß der Steckerstift des Anschlußsteckers, der üblicherweise eine rechteckige bzw. quadratische Querschnittsform aufweist, nur in den Abschnitten des Klemmbereichs seitlich der Vertiefung 44 jeder Kontaktfeder 42 anliegt. Dadurch greifen die durch die Kontaktfedern 42 verursachten Haltekräfte seitlich versetzt zur Symmetrieachse der Kontaktfedern 42 am Steckerstift an, so daß bei eventuell am Anschlußstecker quer angreifenden Kräften am Steckerstift ein dem Abstand des Angriffspunktes der Haltekräfte zur Symmetrieachse entsprechendes Haltemoment erzeugt wird, das ein Verschwenken des Steckerstiftes zwischen den Kontaktfedern 42 verhindert. Auf diese Weise werden eventuell auftretende Querkräfte am Anschlußstecker von den den Steckerstift in einer definierten Lage haltenden Kontaktfedern 42 des Buchsenabschnittes 14 an diesen übertragen, der seinerseits die aufgenommenen Querkräfte an das Federelement 20 weiterleitet, das sich entsprechend verformt.
- Durch den Abstand der Bügel 62 der Hülse 48 zu den Erhebungen 46 an den Kontaktfedern 42 wird die Bewegung des Buchsenabschnittes 14 zwischen den Bügeln 62 ermöglicht, so daß sich der Buchsenabschnitt 14 in einem von den Bügeln 62 vorgegebenen, definierten Bewegungsbereich relativ zum Anschlußabschnitt 12 bewegen kann, wobei das Federelement 20 eine Bewegung in Richtung der drei Raumachsen zuläßt. Nur wenn die Bewegung des Buchsenabschnittes 14 in eine Richtung so groß ist, daß eine der Erhebungen 46 der Kontaktfedern 42 an einem der Bügel 62 zur Anlage kommt, wird die Bewegung des Buchsenabschnittes 14 begrenzt. Auf diese Weise wird eine Überbelastung des Federelementes 20 vermieden.
- Fig. 7 zeigt ein Diagramm, in dem die durch das Federelement 20 verursachte Rückstellkraft Fr in Abhängigkeit von der Auslenkung des Buchsenabschnittes 14 relativ zum Anschlußabschnitt 12 gezeigt ist, die ausgehend vom Nullpunkt mit konstantem Verlauf ansteigt. Ferner ist in dem Diagramm die von den beiden Kontaktfedern 42 ausgeübte Haltekraft Fh dargestellt, die parallel zur Rechtswertachse des Diagramms der Fig. 7 verläuft. Sofern die Rückstellkraft Fr des Federelementes 20 die Haltekraft Fh der Kontaktfedern 42 nicht übersteigt, wird der Steckerstift des Anschlußsteckers bezüglich der Kontaktfedern 42 nicht bewegt, sondern nur der Buchsenabschnitt 14 bezüglich des Anschlußabschnittes 12 verlagert. Da der Anschlußstecker in diesem Fall in seiner vorgegebenen, definierten Steckposition bezüglich der Kontaktfedern 42 während der Bewegung des Buchsenabschnittes 14 verharrt, wird die Bildung von Reibkorrosion vermieden, wie in Fig. 7 im Diagramm durch den Bereich A angezeigt ist.
- Erst wenn die durch die Auslenkung verursachte Rückstellkraft Fr des Federelementes 20 größer ist als die Haltekraft Fh der Kontaktfedern 42, verrutscht der Anschlußstecker zwischen den Kontaktfedern 42, wodurch die Entstehung von Reibkorrosion gefördert wird, wie in Fig. 7 durch den Bereich B angedeutet ist. Folglich wird die Bildung von Reibkorrosion verhindert.
- Als Vergleichswert ist eine dritte Kraft Fv in das Diagramm nach Fig. 7 eingezeichnet, die bei einer herkömmlichen Anschlußbuchse ohne Federelement auftritt, wenn Schwingungen an der Steckverbindung zwischen der herkömmlichen Anschlußbuchse und dem Anschlußstecker entstehen. Dabei definiert die Vergleichskraft Fv die Elastizität des Werkstoffes der herkömmlichen Anschlußbuchse, durch die gleichfalls eine wenn auch sehr geringe Federwirkung erzielt wird. Im vorliegenden Fall ist die Steigung der Vergleichskraft Fv sehr viel größer als die der Rückstellkraft Fr des Federelementes 20 der Anschlußbuchse 10. Durch die größerer Steigung übersteigt die Vergleichskraft Fv verglichen mit der Rückstellkraft Fr der erfindungsgemäßen Anschlußbuchse 10 bei einer deutlich geringeren Auslenkung des Buchsenabschnittes die Haltekraft Fh der Kontaktfedern der herkömmlichen Anschlußbuchse, so daß es zu Relativbewegungen zwischen dem Steckerstift des Anschlußsteckers und den Kontaktfedern der herkömmlichen Anschlußbuchse kommt. Folglich führen die Relativbewegungen bei einer herkömmlichen Anschlußbuchse verglichen mit einer erfindungsgemäßen Anschlußbuchse 10 schon bei deutlich geringeren Auslenkungen des Buchsenabschnittes zu Reibkorrosion.
- Fig. 8 zeigt in vergrößerter perspektivischer Darstellung die Anschlußbuchse 10, bei der eine abgewandelte Hülse 90 aus Federstahl verwendet wird. Der Aufbau der Hülse 90 entspricht im wesentlichen dem der Hülse 48, jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle der L-förmig gebogenen Spannelemente 58 und 60 zwei Spannelemente 92 und 94 an der Hülse 90 ausgeformt sind, die im Querschnitt spiralförmig gebogen sind und in die Anschlußöffnung 40 der Anschlußbuchse 10 hineinragen. Mit Hilfe dieser Spannelemente 92 und 94 sollen zusätzlich zu den von den Kontaktfedern 42 verursachten Haltekräften am Steckerstift des Anschlußsteckers quer zu diesen Haltekräften gerichtete Spannkräfte auf den Stekkerstift aufgebracht werden, die ein Verdrehen des Steckerstiftes im Buchsenabschnitt 14 verhindern.
-
- 10
- Anschlußbuchse
- 12
- Anschlußabschnitt
- 14
- Buchsenabschnitt
- 16
- Crimp-Bereich
- 18
- Arme
- 20
- Federelement
- 22
- Backen
- 24
- erste Aussparung
- 26
- Endabschnitt
- 28
- zweite Aussparung
- 30
- Schenkel
- 32
- Nut-Feder-Verbindung
- 34
- Unterseite
- 36
- Ausnehmung
- 38
- Ausnehmung
- 40
- Anschlußöffnung
- 42
- Kontaktfedern
- 44
- Vertiefung
- 46
- Erhebung
- 48
- Hülse
- 50
- Öffnung
- 52
- Lasche
- 54
- Öffnung
- 56
- Lasche
- 58
- Spannelement
- 60
- Spannelement
- 62
- Bügel
- 64
- Rastfeder
- 70
- Stanzteil
- 72
- erster Umformbereich
- 74
- Laschenpaar
- 76
- zweiter Umformbereich
- 78
- Steg
- 80
- Flügel
- 82
- dritter Umformbereich
- 90
- Hülse
- 92
- Spannelement
- 94
- Spannelement
- Fr
- Rückstellkraft
- Fh
- Haltekraft
- Fv
- Vergleichskraft
- A
- Bereich ohne Reibkorrosion
- B
- Bereich mit Reibkorrosion
Claims (11)
- Elektrische Anschlußbuchse zum elektrisch leitenden Verbinden mit einem Anschlußstecker,
mit einem Anschlußabschnitt (12) zum Anschließen eines elektrischen Leiters an die Anschlußbuchse (10), und
mit einem mit dem Anschlußabschnitt (12) durch ein Federelement (20) federnd verbundenen Buchsenabschnitt (14) für den Anschlußstecker, in den der Anschlußstecker durch eine Anschlußöffnung (40) einführbar und zum elektrischen Verbinden in einer vorgegebenen Steckposition durch mindestens ein an dem Buchsenabschnitt (14) vorgesehenes Klemmelement (42) klemmbar ist, wobei,
das Federelement (20) in den Buchsenabschnitt (14) übergeht und zumindest teilweise eine der den Buchsenabschnitt (14) begrenzenden Flächen bildet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Federelement (20) einen etwa Z-förmigen Längsschnitt aufweist, wobei der eine der beiden durch den Verbindungssteg miteinander verbundenen Schenkel des Z-förmigen Federelementes in den Anschlußabschnitt (12) und der andere Schenkel in den Buchsenabschnittes (14) übergeht. - Elektrische Anschlußbuchse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federkonstante des Federelementes (20) so bemessen ist, daß die vom Federelement (20) bei einer maximal zulässigen Auslenkung in Längsrichtung des Anschlußabschnittes (12) erzeugte Federkraft kleiner ist als die von dem Klemmelement (42) am Anschlußstecker verursachte Haltekraft. - Elektrische Anschlußbuchse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Klemmelement zum Klemmen des Anschlußsteckers zwei von dem Buchsenabschnitt (14) abstehende Kontaktfedern (42) dienen, die beiderseits der Anschlußöffnung (40) ausgebildet sind, sich in Längsrichtung des Buchsenabschnittes (14) erstrecken und einen Klemmbereich bilden, durch den der Anschlußstecker zwischen den Kontaktfedern (42) in die Aufnahmeöffnung (40) einführbar ist. - Elektrische Anschlußbuchse nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die unter einem Winkel aufeinander zulaufenden, flachen Kontaktfedern (42), die einander in einem Klemmbereich zumindest annähernd berühren, an ihren freien Enden auseinander gespreizt sind. - Elektrische Anschlußbuchse nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß an jeder der beiden einander zugewandten Klemmflächen der beiden Kontaktfedern (42) im Klemmbereich vorzugsweise etwa mittig eine Vertiefung (44) ausgebildet ist, die gegebenenfalls auf der der Klemmfläche abgewandten Rückseite der jeweiligen Kontaktfeder (42) eine Erhebung (46) bildet. - Elektrische Anschlußbuchse nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Anschlußabschnitt (12) eine vorzugsweise aus Federstahl gefertigte Hülse (48; 90) aufgeschoben und mit dem Anschlußabschnitt (12) fest verbunden ist, und daß die Hülse (48; 90) zwei Bügel (62) aufweist, die in Richtung der Kontaktfedern (42) abstehen, wobei jeder Kontaktfeder (42) ein Bügel (62) zugeordnet ist, der mit geringem Abstand zu deren dem Bügel (62) zugewandeten Rückseite verläuft. - Elektrische Anschlußbuchse nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Hülse (48; 90) zwei Spannelemente (58, 60 ; 92, 94) ausgebildet sind, die zumindest teilweise in die Anschlußöffnung (40) ragen und so an einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Anschlußöffnung (40) bezüglich der beiden Kontaktfedern (42) versetzt angeordnet sind, daß das jeweilige Spannelement (52, 54; 92, 94) symmetrisch zwischen den beiden Kontaktfedern (42) ausgerichtet ist. - Elektrische Anschlußbuchse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlußabschnitt (12) beiderseits des Federelementes (20) zwei parallel zueinander verlaufende Backen (22) zum Begrenzen der Auslenkung des Buchsenabschnittes (14) in Richtung des Anschlußabschnittes (12) aufweist. - Elektrische Anschlußbuchse nach Anspruche 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine vorzugsweise aus Federstahl gefertigte Hülse (48; 90) auf die Backen (22) des Anschlußabschnittes (12) aufgeschoben und an diesen befestigt ist. - Elektrische Anschlußbuchse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlußabschnitt (12) einen Crimp-Anschluß (16)aufweist. - Elektrischer Verbinder mit einem Anschlußstecker und einer Anschlußbuchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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