DE10163228A1 - Elektrischer Steckkontakt - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckkontakt mit einem Grundkörper, der Crimpfahnen zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem elektrischen Leiter und Kontaktzungen zur Bildung eines Kontaktmaules für eine elektrische Steckverbindung aufweist, und mit einer Überfeder. Sie löst die Aufgabe, einen derartigen Steckkontakt so zu gestalten, daß dieser prozeßsicher mit einer elektrischen Leitung durch Crimpen verbindbar ist und im Kontaktbereich gute elektrische und mechanische Eigenschaften aufweist. Dazu bestehen die Crimpfahnen (3, 6) aus einem kaltverformbaren Werkstoff, insbesondere aus einer CuFeP- oder einer CuFe1Mg-Legierung, und die Kontaktzungen (8) aus einem Kontaktwerkstoff hoher Festigkeit und Elastizität, insbesondere einer CuBe2Co- oder einer CuNi2Si-Legierung.

Description

• Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckkontakt mit Crimpfahnen, insbesondere zur Verwendung in Fahrzeugen.
• Steckkontakte weisen üblicherweise einen Grundkörper mit einem kontaktierungsseitig ausgebildeten elastisch aufweitbaren Kontaktmaul für einen Gegenstecker und mit leitungsanschlußseitig ausgebildeten Crimpfahnen auf, mit denen sie mit einer elektrischen Leitung fest verbindbar sind, wobei zwei Crimpfahnen zur elektrischen Verbindung des Grundkörpers mit dem Leiter einer abgesetzten Leitung und zwei Crimpfahnen zur Festlegung der Leitung im steckkontaktseitigen Endbereich der Leiterisolation vorgesehen sind. Dieser Grundkörper ist aus einem Blech einer Kupferlegierung gefertigt, beispielsweise einer CuNiSi-Legierung, die einerseits eine gute elektrische Leitfähigkeit und auch ein gutes Wärmeleitvermögen besitzt und andererseits eine solche Festigkeit und Elastizität aufweist, daß die das Kontaktmaul bildenden und vorgespannt aneinanderliegenden Kontaktzungen eine vorbestimmte Kontaktnormalkraft aufbringen können. Diese geforderte Federsteifigkeit, verbunden mit einem ausreichenden Rückstellvermögen, erschwert jedoch das Crimpen. Daher hat man auch schon, insbesondere bei kleineren Leitungsdurchmessern, die eine stärkere bleibende Verformung der Crimpfahnen erfordern, Grundkörper mit einer geringeren Blechdicke im Crimpbereich eingesetzt.
• Die beschriebenen Steckkontakte weisen zudem im Bereich der das Kontaktmaul bildenden Kontaktzungen eine Überfeder aus Edelstahl auf, beispielsweise X12CrNi- Stahl, die ein festes Widerlager für die Kontaktzungen darstellt und die die Sicherstellung der Kontaktnormalkraft am Gegenkontakt im gesteckten Zustand unterstützt. Bei neueren Kontaktkonstruktionen, wie z. B. einem sog. Kastenkontakt, wird die Kontaktnormalkraft durch die Kontaktzungen selbst realisiert, und die kastenförmige Überfeder dient primär der mechanischen Verrastung des Steckkontaktes in einem Steckgehäuse und dem mechanischen Schutz der Kontaktzungen. Bei dieser Konstruktion muß jedoch bezüglich der Werkstoffauswahl am Grundkörper entweder ein Kompromiss zwischen einer hohen Federsteifigkeit und einem guten Rückstellvermögen einerseits und einer guten Crimpbarkeit andererseits eingegangen werden, oder, das Blech muß im Crimpbereich dünner gehalten sein. Letzteres ist insbesondere durch eine Profilfräsung der als Halbzeug für den Grundkörper dienenden Blechstreifen durchführbar, jedoch technologisch aufwendig.
• Bekannt sind auch dreiteilige Steckkontakte, bei denen die elektrischen Kontaktzungen leitungsanschlußseitig an den Grundkörper angeschweißt und im Kontaktbereich von diesem als Widerlager umschlossen sind. Auch bei diesen Steckkontakten ist der Grundkörper im Kontaktbereich zusätzlich mit einer kastenförmigen Überfeder versehen, die primär der mechanischen Verrastung des Steckkontaktes dient. Vorteilhaft dabei ist, daß die Dicke des Bleches zur Bildung des Grundkörpers an die optimale Dicke für die Crimpfahnen angepaßt werden kann, da die Kontaktzungen nicht aus diesem Blech gefertigt sind. Nachteilig ist die aufwendige Konstruktion.
• Bei der Verbindung eines Steckkontaktes bzw. des Grundkörpers mit einer elektrischen Leitung durch Crimpen wird ein Teil der Crimpkraft zum Umformen der Crimpfahnen und der übrige Teil zum Umformen und Verpressen des Litzenleiters benötigt. Das Crimpen wird unter Crimpkraftüberwachung durchgeführt. Der Kraft-Weg-Verlauf beim Verformen der Crimpfahnen läßt eine Bewertung der Crimpqualität des eingesetzten Bleches zu. Ist die Blechdicke im Vergleich zur Leitung groß, sind die Kräfte, die zum Umformen der Crimpfahnen erforderlich sind, ebenfalls groß. In diesem Fall ist es nicht möglich, über das Messen der Crimpkraft beim Crimpen festzustellen, ob die gesamte Litzenleitung erfaßt ist oder ob Einzeldrähte fehlen. Damit ist jedoch eine Prozeßunsicherheit gegeben.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Steckkontakt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, daß dieser prozeßsicher mit einer elektrischen Leitung durch Crimpen verbindbar ist und im Kontaktbereich gute elektrische und mechanische Eigenschaften aufweist.
• Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Steckkontakt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
• Die Erfindung besteht darin, daß der Grundkörper eines elektrischen Steckkontaktes, an dem Crimpfahnen zur elektrischen und mechanischen Verbindung des Steckkontaktes mit einem elektrischen Leiter und Kontaktzungen zur Bildung eines Kontaktmaules zur Aufnahme eines Gegensteckers für eine elektrische Steckverbindung ausgebildet sind, aus zwei verschiedenen Werkstoffen besteht. Die Crimpfahnen sind aus einem gut kaltverformbaren Werkstoff, insbesondere aus einer Cu-Sn-Bronze mit bis zu 9% Sn, und die Kontaktzungen aus einem elektrischen Kontaktwerkstoff hoher Festigkeit und Elastizität, insbesondere einer Cu-Be-Legierung, gebildet. Damit sind die Crimpfahnen erleichtert verformbar, ohne daß die Festigkeit und die Federsteifigkeit der Kontaktzungen reduziert sind. Damit ist ein Steckkontakt geschaffen, der sowohl gute elektrische und mechanische Eigenschaften im Kontaktbereich aufweist als auch gut verarbeitbar ist. Zudem wird die Prozeßsicherheit beim Anschluß des Steckkontaktes bzw. des Grundkörpers an eine elektrische Litzenleitung erhöht. Ein weiterer Vorteil besteht auch darin, daß die Dicke der Crimpfahnen ohne Mehraufwand an den Durchmesser des anzuschließenden Leiters angepaßt werden kann.
• Dabei ist es zweckmäßig, daß der gesamte, die Crimpfahnen aufweisende Bereich des Grundkörpers aus dem kaltverformbaren Werkstoff und der die Kontaktzungen ausbildende Bereich aus dem jeweiligen Werkstoff bestehen und die Werkstoffe in der Übergangszone zwischen diesen Bereichen stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
• Vorteilhaft ist die stoffschlüssige Verbindung eine Schweißverbindung, insbesondere eine Rollennahtschweißverbindung. Diese wird hergestellt, indem die beiden zu verbindenden Bleche im Verbindungsbereich, also an der Verbindungslinie, an- oder aufeinandergelegt und mittels Rollenelektroden entlang der Verbindungslinie miteinander verschweißt werden.
• Damit ist der technologische Vorteil gegeben, ein Halbzeug aus den beiden Blechen herzustellen, aus dem eine Vielzahl von Grundkörpern für Steckkontakte gestanzt und gebogen werden kann. Die im Halbzeug gegebene Fügenaht ist dabei im Stanzschnitt in dem Übergangsbereich zwischen dem Kontakt- und dem Crimpbereich angeordnet. Dabei ist es ohne weiteres möglich, in Abhängigkeit von den Anforderungen an den Steckkontakt zwei Bleche unterschiedlicher Dicke zu dem Halbzeug zu vereinen.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 einen Steckkontakt in der Draufsicht,
• Fig. 2 diesen in einer Seitenansicht,
• Fig. 3 ein Halbzeug mit Stanzschnitten,
• Fig. 4 einen ausgestanzten Grundkörper für eine andere Ausführung eines Steckkontaktes,
• Fig. 5 den zu einem Steckkontakt gebogenen und an eine elektrische Litzenleitung angecrimpten Grundkörper und
• Fig. 6 diesen mit einer Überfeder.
• In den Fig. 1 und 2 ist ein elektrischer Steckkontakt dargestellt, der einen Grundkörper 1 mit einem kontaktierungsseitig aufweitbaren Kontaktmaul 2 und leitungsanschlußsseitig zwei Crimpfahnen 3 zur elektrischen Verbindung des Steckkontaktes mit einem Litzenleiter 4 (Fig. 5 und 6) einer abgesetzten Leitung 5 (Fig. 5 und 6) und zwei Crimpfahnen 6 zur Festlegung der Leitung 5 im steckkontaktseitigen Endbereich der Leiterisolation 7 (Fig. 5 und 6) aufweist. Das Kontakmaul 2 ist durch zwei vorgespannte Kontaktzungen 8 gebildet, die kontaktierungsseitig aneinanderliegen. Der die Crimpfahnen 3 und 6 aufweisende Bereich I des Grundkörpers 1 besteht aus einer gut kaltverformbaren CuFeP-Legierung (alternativ CuFe1Mg-Legierung) und der die Kontaktzungen 8 aufweisende Bereich II aus einer relaxationsfesten, ausscheidungshärtenden CuNi2Si-Legierung (alternativ CuBe2Co-Legierung), wobei die beiden Bereiche I und II aus zwei miteinander durch eine Rollennahtschweißung verbundenen Blechen 9 und 10 (Fig. 3) gebildet sind und im Übergangsbereich zwischen diesen (I, II) eine Schweißnaht 11 ausgebildet ist. Der Kontaktbereich des Grundkörpers 1 ist mit einer Überfeder 12 versehen, die primär als Widerlager für die Kontaktzungen 8 dient, und überdies Rastzungen 13 zur Fixierung des Steckkontaktes in einem Steckgehäuse aufweist.
• Fig. 3 zeigt einen Abschnitt eines aus den Blechen 9 und 10 hergestellten Halbzeuges in Form eines Stanzstreifens 14, aus dem jeweils die Grundkörper 15 einer anderen als in Fig. 1 dargestellten Ausführung eines Steckkontaktes als Stanzlinge (Fig. 4) ausgestanzt und anschließend zu diesen (15) gebogen sind. Dabei ist der jeweilige Stanzschnitt so gelegt, daß die Schweißnaht 11 quer zur Längsausdehnung des jeweiligen Grundkörpers 15 verläuft und die Bereiche I und II trennt.
• In Fig. 4 ist ein Grundkörper 15 dargestellt, an dem Kontaktzungen 16 durch ausgestanzte Schlitze 17 vorgebildet sind. Durch einen anschließenden Biegeprozeß wird ein Kontaktmaul 18 gebildet, indem die Kontaktzungen 16 in ihrem mittleren Bereich eine Wölbung erhalten und die freien Enden des Stanzlings in diesem Bereich II jeweils um 180° und aufeinander zu gebogen werden, so, daß sich die gewölbten Kontaktzungen 16 in ihrem mittleren Bereich berühren und das elastisch aufweitbare Kontaktmaul 18 ausbilden. Dieser Grundkörper 15 wird anschließend mit der Leitung 5 durch Crimpen verbunden, wobei die Crimpfahnen 3 das Ende des Litzenleiters 4 und die Crimpfahnen 6 die Leiterisolation im steckkontaktseitigen Endbereich festlegen. Der auf diese Weise ausgebildete und an die Leitung 5 angeschlossene Grundkörper 15 ist in Fig. 5 gezeigt. Fig. 6 zeigt den kompletten Steckkontakt, der im Bereich II des Grundkörpers 15, der den (Steck-)Kontaktbereich ausbildet, mit einer kastenförmigen Überfeder 19 versehen ist, die primär der Fixierung in einem Steckgehäuse dient und dazu Rastfedern 20 aufweist. Überdies dient die Überfeder 19 auch als Widerlager für die Kontaktzungen 16. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Grundkörper
  2 Kontaktmaul
  3 Crimpfahne
  4 Litzenleiter
  5 Leitung
  6 Crimpfahne
  7 Leiterisolation
  8 Kontaktzunge
  9 Blech
  10 Blech
  11 Schweißnaht
  12 Überfeder
  13 Rastzunge
  14 Stanzstreifen
  15 Grundkörper
  16 Kontaktzunge
  17 Schlitz
  18 Kontaktmaul
  19 Überfeder
  20 Rastfeder
  I Bereich
  II Bereich
  

Claims (5)

1. Elektrischer Steckkontakt mit einem Grundkörper, der Crimpfahnen zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem elektrischen Leiter und Kontaktzungen zur Bildung eines Kontaktmaules für eine elektrische Steckverbindung aufweist, und mit einer Überfeder, dadurch gekennzeichnet, daß die Crimpfahnen (3, 6) aus einem kaltverformbaren Werkstoff, insbesondere aus einer CuFeP- oder einer CuFe1Mg-Legierung, und die Kontaktzungen (8) aus einem elektrischen Kontaktwerkstoff hoher Festigkeit und Elastizität, insbesondere einer CuBe2Co- oder einer CuNi2Si-Legierung, bestehen.

2. Steckkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Crimpfahnen (3, 6) aufweisende Bereich (I) des Grundkörpers (1, 15) aus dem kaltverformbaren Werkstoff und der die Kontaktzungen (8) ausbildende Bereich (II) des Grundkörpers (1, 15) aus dem elektrischen Kontaktwerkstoff gebildet und die beiden Werkstoffe in der Übergangszone vom Bereich (I) zum Bereich (II) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

3. Steckkontakt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stoffschlüssige Verbindung eine Schweißverbindung ist.

4. Steckkontakt nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1, 15) aus einem Blechhalbzeug gestanzt und gebogen ist, das aus einem Blech (9) des kaltverformbaren Werkstoffs und aus einem Blech (10) des elektrischen Kontaktwerkstoffs gefügt ist, wobei der Stanzschnitt so gelegt ist, daß sich die Fügenaht (11) im Übergangsbereich zwischen den Bereichen (I, II) befindet.

5. Steckkontakt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken der Bleche (9, 10) unterschiedlich sind.