DE10139797A1 - Elektrische Steckverbindung - Google Patents

Abstract

Elektrische Steckverbindung mit wenigstens zwei Kontaktpartnern, die elektrisch kontaktierend zusammenführbar sind, wobei zumindest einer der Kontaktpartner zusätzlich mit elektrisch leitfähigen Mitteln versehen ist, die bei einer zumindest weitgehend vorbestimmten Temperaturschwelle in flüssigen Aggregatzustand übergehen und zumindest anteilsmäßig in den Überlappungsbereich zwischen den Kontaktpartnern geführt sind und diese elektrisch leitend miteinander verbinden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung mit wenigstens zwei Kontaktpartnern, die elektrisch kontaktierend zusammenfügbar sind.
• Elektrische Steckverbindungen, beispielsweise bestehend aus einer Steckhülse und einem Flachstecker, oder ähnlich aufgebaute elektrische Steckverbindungen finden in großer Anzahl bei elektrischen Geräten der Konsumgüterindustrie wie beispielsweise großen und kleinen Haushaltsgeräten, Geräten der sog. braunen Ware oder aber auch bei elektrischen Geräten des Heim- und Handwerkerbedarfs oder dgl. Anwendung. Aufgrund der Vielzahl der dort zum Einsatz kommenden elektrischen Kontaktierungen zwischen zwei Steckkontaktpartnern besteht die nicht zu vernachlässigende Gefahr, dass insbesondere in einer Großserienfertigung die elektrische Leitfähigkeit der durch Stecken ineinandergefügten elektrischen Steckkontaktpartner, beispielsweise durch außerhalb der Fertigungstoleranz liegende oder anderweitig fehlerhafte Kontaktpartner, die elektrische Leitfähigkeit zwischen den zusammengefügten Kontaktpartnern entweder gar nicht oder nur unzureichend gegeben ist. Die mangelnde oder nicht vorhandene elektrische Leitfähigkeit führt aufgrund des dann hohen elektrischen Widerstandes an der Verbindungsstelle bei den zusammengefügten Kontaktpartnern zu einer erheblichen Erwärmung, die in Abhängigkeit des Grades der nicht vorhandenen Leitfähigkeit und des damit ansteigenden elektrischen Widerstandes in Temperaturbereiche führen kann, die einen sog. Kabelbrand auslösen oder aber sogar das Abbrennen des gesamten elektrischen Gerätes zur Folge haben können, wenn dieses betrieben wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik mit einfachen konstruktiven Maßnahmen zu beheben.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass mindestens einer der Kontaktpartner zusätzlich mit elektrisch leitfähigen Mitteln versehen ist, die bei einer zumindest weitestgehend vorbestimmten Temperaturschwelle in flüssigen Aggregatzustand übergehen und zumindest anteilsmäßig in den Überlappungsbereich zwischen den Kontaktpartnern geführt sind und diese elektrisch leitend miteinander verbinden.
• Durch die erfindungsgemäße Lösung ist unabhängig von Fertigungsunzulänglichkeiten und/oder mangelnder Arbeitssorgfalt des Fertigungspersonals stets sicher eine zu einem Kabelbrand oder gar einem Gerätebrand führende unzulässig hohe Erwärmung der Verbindungsstelle zwischen den beiden Kontaktpartnern vermieden, da im Fehlerfall die elektrische Leitfähigkeit zwischen den zusammengefügten Kontaktpartnern durch beispielsweise einen gewissen Schmelzpunkt aufweisende elektrisch leitende Mittel, wie Lot oder dgl., herbeigeführt wird. Hierbei lässt sich der Schmelzpunkt der zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktpartnern dienenden elektrisch leitfähigen Mitteln unterschiedlich wählen, so dass auf einfache Weise ganz gezielt unterschiedlichen Erwärmungen an der Schnittstelle zwischen den beiden Kontaktpartnern Rechnung getragen werden kann. Zudem wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme ein hoher Qualitätsstandard der damit ausgerüsteten Produkte erreicht, ohne dafür im Rahmen einer Qualitätssicherung eine 100%-Prüfung bzw. eine Auswahlprüfung im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit der durch Stecken zusammengefügten elektrischen Kontaktpartner vornehmen zu müssen. Demzufolge trägt die erfindungsgemäße Lösung nicht unerheblich zu einer kostengünstigen Fertigung von elektrischen Geräten bei, wobei die Kostenreduzierung insbesondere bei in Großserien gefertigten elektrischen Geräten, wie elektrischen Haushaltsgeräten oder dgl. deutlich zu Buche schlägt.
• Besonders zweckmäßig ausgebildet sind die Mittel, insbesondere im Hinblick auf deren optimierten Materialeinsatz, wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung vorgesehen ist, dass die Mittel bei einer unterhalb der Zerstörtemperatur der Kontaktpartner und/oder der damit elektrisch kontaktierten Anschlussleitungen liegenden Temperaturen in ihren flüssigen Ausgangszustand übergeführt sind.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel zumindest weitestgehend außerhalb des durch das Zusammenfügen erzeugten Überlappungsbereiches der beiden Kontaktpartner angeordnet sind.
• Eine derartige Anordnung der elektrisch leitenden Mittel gewährleistet nicht nur, dass das Zusammenfügen der beiden Steckkontaktpartner ungehindert erfolgen kann, sondern bietet zudem auch noch den Vorzug, dass die Menge des die elektrische Leitfähigkeit des herzustellenden Mittels in gewissen Grenzen vergrößerbar ist, um stets sicherzustellen, dass im Fehlerfall und des damit verbundenen Wärmeanstiegs im Kontaktierungsbereich ausreichend elektrisch leitfähiges Mittel, z. B. in Form von Lot, zur Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den beiden Kontaktpartnern in den Überlappungsbereich fließen kann.
• Nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel im erwärmten, verflüssigten Aggregatzustand geführt in den Überlappungsbereich transportiert werden.
• Durch die zielgerichtete zwangsweise Zuführung der elektrisch leitfähigen Mittel in den für die Kontaktierung der beiden Steckkontaktpartner vorgesehenen Bereich ist eine elektrische Kontaktierung zwischen beiden auch nach einem ursprünglich vorhandenen Fehlerfall sichergestellt.
• Besonders sicher und definiert in den für die Kontaktierung der beiden Kontaktpartner vorgesehenen Bereich sind die elektrisch leitfähigen Mittel zuführbar, wenn nach einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass die verflüssigten elektrisch leitfähigen Mittel durch wenigstens einen zumindest annähernd als Kapillare ausgebildeten Kanal wenigstens unterstützt in den Überlappungsbereich transportiert werden.
• Besonders sicher in ausreichender Menge ist der Kontaktierungsbereich zwischen beiden elektrischen Steckpartnern im Fehlerfall mit elektrisch leitfähigen Mitteln versorgt, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass mehrere zumindest annähernd als Kapillaren ausgebildete Kanäle vorgesehen sind, die sternähnlich im Überlappungsbereich der beiden Kontaktpartner münden.
• Fertigungstechnisch besonders einfach und damit kostengünstig herstellbar sind die Kapillaren, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass die Kapillare durch eine Vertiefung in einem der Kontaktpartner und einer die Vertiefung abdeckenden Wandung des anderen Kontaktpartners gebildet ist. Hierbei kann die Vertiefung beispielsweise kostengünstig durch Prägen in einem Fertigungsdurchlauf mit der Herstellung der Steckkontaktpartner erzeugt werden.
• Besonders günstig im Hinblick auf die Auswahlmöglichkeiten unter den elektrisch leitfähigen Mitteln einerseits und im Hinblick auf die leitfähigen Eigenschaften andererseits ausgebildet sind die leitfähigen elektrischen Mittel, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass die Mittel als Lot ausgebildet sind.
• Besonders zweckmäßig im Hinblick auf die Schmelztemperatur des Lotes und damit auf die Erwärmungstemperatur der beiden Kontaktpartner im Fehlerfall ausgebildet ist das Lot, wenn nach einer letzten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass das Lot als Weichlot ausgebildet ist.
• Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung am Beispiel einer in der beigefügten Zeichnung vereinfacht dargestellten flachprofiligen Steckverbindung genauer erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 eine elektrische Steckverbindung im demontierten Zustand, mit einem Flachstecker und einer Lot im Festzustand in einem Lotreservoir aufnehmenden Steckhülse, in raumbildlicher Ansicht von oben,
• Fig. 2 die elektrische Steckverbindung mit der im Festzustand an der Steckhülse angeordneten Lot und den in die Steckhülse eingeführten Flachstecker, in Ansicht von vorne, geschnitten gemäß der Schnittlinie II-II,
• Fig. 3 die elektrische Steckverbindung im Fügezustand, gemäß Fig. 2, im Kontaktierungsbereich, in Ansicht von oben, geschnitten gemäß der Schnittlinie III-III,
• Fig. 4 die elektrische Steckverbindung im Fügezustand mit in den Überlappungsbereich zur Kontaktierung zwischen dem Flachstecker und der Steckhülse gelaufenen und dort verfestigten Lot, in Ansicht von vorne, geschnitten gemäß der Schnittlinie IV-IV, und
• Fig. 5 die elektrische Steckverbindung im Fügezustand gemäß Fig. 4, in Ansicht von oben, geschnitten gemäß der Schnittlinie V-V.
• Gemäß Fig. 1 ist eine elektrische Steckverbindung 10 in demontierten Zustand mit einer im vorliegenden Fall flachprofilig ausgeführten Steckhülse 11 gezeigt. Die Steckhülse 11 besitzt zwei benachbart nebeneinander liegende, zu einer Ringkontur aufgerollte Leitungshalterungen 12. Diese dienen zur Befestigung von an sich kunststoffummantelten Leitungslitzen 13, die an ihrem freien Ende abisoliert sind, so dass deren nunmehr frei zugängliche Leitungsadern 14 in durch Einrollen hergestellte, im wesentlichen einen kreisförmigen Öffnungsquerschnitt aufweisenden Kontaktierungsaufnahmen 15 elektrisch leitend festsetzbar sind. Im Anschluss an die benachbart einander gegenüberliegenden Aufnahmen 15 besitzt die Steckhülse 11 einen Hülsenabschnitt 16, der einen im Querschnitt flachprofilig ausgebildeten Auflage- und Führungsabschnitt 17 aufweist. In diesen sind zwei durch spanlose Formgebung des Führungsabschnitts 17 erzeugte rinnenartige Vertiefungen 18 eingebracht (s. Fig. 3 und Fig. 5). Diese sind symmetrisch zu einer als Mittellinie für den Führungsabschnitt 17 dienenden Symmetrieachse S angeordnet und weisen im vorliegenden Fall in etwa 2/3 der Länge des Führungsabschnitts 17 auf, wobei ein Ende der rinnenartigen Vertiefungen 18 an den seitlichen Rändern des den Aufnahmen 15 zugewandten Endes des Führungsabschnitts 17 sitzt, während das andere Ende der aufeinanderzulaufenden Vertiefungen 18 in Richtung zur Symmetrieachse S hin verlaufen. Neben den Vertiefungen 18 trägt der Führungsabschnitt 17 Halte- und Aufnahmeabschnitte 19, die einstückig an den Führungsabschnitt 17 mitangeformt sind und durch Einrollen von flachprofiligen, beidseitig seitlich am Führungsabschnitt 17 angeordneten Vorsprüngen gebildet sind. Die Halte - und Aufnahmeabschnitt 19 weisen im eingerollten Zustand im wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei deren freies, gegen die Auflagefläche des Führungsabschnitts 17 gerichtetes Ende 20 mit einem Abstand a über der Auflage- und Führungsfläche des Führungsabschnitts 17 enden. Die Halte- und Aufnahmeabschnitte 19 besitzen an ihren den Aufnahmen 15 zugewandten Endabschnitt ein Reservoir 21, das im festen Aggregatzustand befindliche elektrisch leitfähige Mittel 22, wie beispielsweise Lot auf der Basis von Weichlot DIN 1707 bzw. DIN 1732 auf der Basis von Zinn bzw. nach DIN 1732 und 1735 auf der Basis von Silber, aufnimmt.
• Wie insbesondere aus den Fig. 2-5 hervorgeht, dient die Steckhülse 11 mit ihrem Führungsabschnitt 17 zur Aufnahme eines Flachsteckers 23, der in Pfeilrichtung I in den Führungsabschnitt 17 einführbar ist. Flachstecker 23 ist im Querschnitt flachprofilig ausgebildet und besitzt eine im wesentlichen an die Länge des Führungsabschnitts 17 angepaßten Steckabschnitt 24, dessen Höhe h im ordnungsgemäßen Fertigungszustand der Steckhülse 11 bzw. des Flachsteckers 23 zumindest annähernd auf den Abstand a zwischen den freien Enden 20 der Auflage und Führungsfläche des Führungsabschnitts 17 angepaßt ist. An den Steckabschnitt 24 schließt sich ein Halteteil 25 zur elektrischen Kontaktierung für nicht näher dargestellte Leitungen oder elektrische Anschlüsse oder dgl. an.
• Die Steckhülse 11 und der Flachstecker 23 bilden im Fügezustand, durch die längenmäßige Abstimmung des Steckabschnittes 24 auf den Führungsabschnitt 17, einen Überlappungsbereich X aus, in dem die rinnenartigen Vertiefungen 18 zumindest mit dem wesentlichen Teil ihrer Länge liegen. Durch diese Abstimmung bilden die rinnenartigen Vertiefungen 18 zusammen mit der ihnen zugewandten, zumindest weitestgehend ebenflächig ausgebildeten Unterseite des Steckabschnittes 24 kapillarähnliche Kanäle. Der Öffnungsquerschnitt dieser kapillarenförmigen Kanäle ist dabei auf die Viskosität der im flüssigen Aggregatzustand vorliegenden elektrisch leitfähigen Mittel abgestimmt, um für diese eine Art selbsttätige Transportbewegung innerhalb der Kapillarenlängen zum Überlappungsbereich X zu bewirken.
• Für den Fall, dass die zum Zwecke einer elektrischen Kontaktierung im Sinne einer Steckverbindung 10 mit dem Flachstecker 23 zusammengefügte Steckhülse 11 z. B. aus Gründen der außerhalb zulässigen Toleranzlagen liegenden Halte- und Aufnahmeabschnitte 19, nämlich eines zu großen Abstandes a oder sonstigen Gründen, keine oder nur eine mangelhaft elektrische Leitfähigkeit bewirken kann, ergibt sich ein erhöhter elektrischer Widerstand an den ineinandergefügten Bauteilen 11 und 23. Die Erhöhung des elektrischen Widerstandes bewirkt bei einer an der Steckverbindung anliegenden elektrischen Spannung, z. B. bei Betrieb des elektrischen Gerätes, wiederum eine deutliche Erwärmung der aus wärmeleitendem und elektrisch leitfähigem Material beispielsweise Kupfer, Messing oder dgl. gefertigten Steckhülse 11 bzw. des Flachsteckers 23. Hierdurch wird beim Überschreiten des Schmelzpunktes des Lots das innerhalb des Reservoirs 21 gespeicherte Lot in den flüssigen Aggregatzustand übergeführt und durch die in Art von Kapillaren gebildeten Kanäle 18 in den Überlappungsbereich X zwischen dem Steckabschnitt 24 und dem Führungsabschnitt 17 geführt. Durch den Lottransport in den Überlappungsbereich zwischen dem Flachstecker 23 und der Steckhülse 11 werden diese beiden Bauteile durch das elektrisch leitende Lot miteinander elektrisch leitend verbunden, wodurch der Übergangswiderstand abnimmt und damit diese beiden Bauteile zunehmend erkalten, so dass das Lot wiederum von seinem flüssigen in seinem festen Aggregatzustand übergeführt und die elektrische Verbindung zwischen den Bauteilen 11 und 23 dauerhaft hergestellt ist.

Claims (9)

1. Elektrische Steckverbindung mit wenigstens zwei Kontaktpartnern, die elektrisch kontaktierend zusammenführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kontaktpartner (11) zusätzlich mit elektrisch leitfähigen Mitteln (22) versehen ist, die bei einer zumindest weitgehend vorbestimmten Temperaturschwelle in flüssigen Aggregatzustand übergehen und zumindest anteilsmäßig in den Überlappungsbereich (X) zwischen den Kontaktpartnern (11, 23) geführt sind und diese elektrisch leitend miteinander verbinden.

2. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22) bei einer unterhalb der Zerstörtemperatur der Kontaktpartner und/oder der damit elektrisch kontaktierten Anschlussleitungen liegenden Temperatur in ihren flüssigen Aggregatszustand übergeführt sind.

3. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22) außerhalb des durch das Zusammenfügen erzeugten Überlappungsbereiches (X) der beiden Kontaktpartner (11, 23) angeordnet sind.

4. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22) im erwärmten, verflüssigten Aggregatzustand geführt in den Überlappungsbereich (X) transportiert werden.

5. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verflüssigten elektrischen leitfähigen Mittel (22) durch wenigstens einen zumindest annähernd als Kapillare ausgebildeten Kanal wenigstens unterstützt in den Überlappungsbereich (X) transportiert werden.

6. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zumindest annähernd als Kapillaren ausgebildete Kanäle vorgesehen sind, die sternähnlich im Überlappungsbereich (X) der beiden Kontaktpartner (11, 23) münden.

7. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare durch eine Vertiefung (18) in einem der Kontaktpartner (11) und einer die Vertiefung abdeckenden Wandung 24 des anderen Kontaktpartners (23) gebildet sind.

8. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22) als Lot ausgebildet sind.

9. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot als Weichlot ausgebildet ist.