DE102011054316B4

DE102011054316B4 - Zweiteiliges Crimpkontaktelement

Info

Publication number: DE102011054316B4
Application number: DE102011054316.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Bleicher; Stefan Raab; Manuel Eder
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2031-10-08
Also published as: JP2014528634A; IN2014DN03003A; CN103875129A; WO2013050299A1; US9502783B2; DE102011054316A1; CN103875129B; US20140235118A1; EP2764582A1; JP6075800B2

Abstract

Crimpkontaktelement (1) umfassend einen Drahtcrimpteil (5) zur Befestigung eines Drahtes oder eines Kabels und einen Kontaktkörper (4) zur Verbindung mit einem Gegenstecker, wobei das Crimpkontaktelement (1) aus mindestens zwei Teilen (2,3) gefertigt ist, wobei die mindestens zwei Teile (2,3) mittels wenigstens eines druckumgeformten Verbindungselementes (17) zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine druckumgeformte Verbindungselement (17) mittels Durchsetzfügens entstanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein zweiteiliges Crimpkontaktelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Crimpkontaktelementes aus mindestens zwei Teilen. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines zweiteiligen Crimpkontaktelementes.
Crimpkontaktelemente umfassen einen Drahtcrimpteil, an dem ein Draht oder ein Kabel befestigt werden kann, und einen Kontaktkörper, der zur Verbindung mit einem Gegenstecker dient. Um diese beiden funktionellen Teile, die verschiedene Anforderungen haben, in einer möglichst großen Anzahl von Kombinationen in einem Crimpkontaktelement zu vereinen, existieren schon modulare Crimpkontaktelemente aus zwei Teilen, die miteinander verbunden werden können. So zeigt etwa die US 7,338,334 B2 ein solches modulares System. Allerdings weist das darin gezeigte Crimpkontaktelement einen nicht ausreichenden Übergangswiderstand zwischen den beiden Teilen auf. Ferner ist die Verbindung mechanisch nur wenig belastbar. Des Weiteren sind solche Crimpkontaktelemente schwierig herzustellen und damit teuer.
Auch aus den Druckschriften US 5,399,110 , DE 100 41 516 A1 , US 2002/0187686 A1 , GB 2 383 201 A , JP 2003-323921 A , DE 199 56 750 A1 und EP 0 106 992 A1 sind zwei- oder mehrteilige Kontaktelemente bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach zu fertigendes Crimpkontaktelement mit einem gegenüber beispielsweise der US 7,338,334 B2 verringerten Übergangswiderstand und einer verbesserten mechanischen Belastbarkeit bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Crimpkontaktelement erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens zwei Teile mittels wenigstens eines druckumgeformten Verbindungselementes zusammengefügt sind, wobei das wenigstens eine druckgeformte Verbindungselement mittels Durchsetzfügens entstanden ist. Im Gegensatz zu der in der US 7,338,334 B2 gezeigten Verbindung durch Umbiegen stellt diese Art der Verbindung eine ausreichend große Kontaktfläche mit einer innigen Verbindung zwischen den beiden Teilen zur Verfügung. Folglich ist der elektrische Widerstand klein und die mechanische Stabilität hoch. Ferner ist eine solche Druckumformung auf einfache Weise in einem einzigen Verfahrensschritt ausführbar, was die Kosten senkt. Die Verbindung mittels Durchsetzfügens stellt eine form- und kraftschlüssige Verbindung her. An keinem der beiden Teile muss dabei eine Öffnung vorhanden sein.
Die erfindungsgemäße Lösung kann mit den folgenden weiteren, jeweils für sich vorteilhaften Ausgestaltungen beliebig kombiniert und weiter verbessert werden.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die mindestens zwei Teile ausschließlich mittels wenigstens eines druckumgeformten Verbindungselementes zusammengefügt sind. Dies vereinfacht das Produktionsverfahren weiter. In vielen Fällen ist die damit erzielte Leitfähigkeit und mechanische Stabilität ausreichend um den entsprechenden Normen zu genügen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Drahtcrimpteil einen Isolationscrimpteil und einen Kerncrimpteil auf. Der Isolationscrimpteil dient zum Vercrimpen mit einer Isolation eines Kabels und stellt eine mechanische Zugentlastung für das Kabel dar. Der Kerncrimpteil dient zum Vercrimpen mit einem Metallkern eines Kabels, beispielsweise mit einem Draht oder mit Litzen. Dieser Kerncrimpteil stellt die elektrische Verbindung zwischen dem Kabel oder Draht und dem Crimpkontaktelement sicher.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das Crimpkontaktelement aus mehr als zwei, beispielsweise aus drei Teilen, besteht. Dabei können wieder jeweils zwei Teile mittels wenistens eines druckumgeformten Verbindungselementes zusammengefügt sein oder insgesamt nur genau zwei Teile mittels einer solchen druckumgeformten Verbindungselement zusammengefügt sein und die weiteren Verbindungen mittels anderer Fügetechniken hergestellt sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Crimpkontaktelementes weist der eine Teil wenigstens einen druckumgeformten Fortsatz auf, der durch eine Öffnung des anderen Teils ragt. Beispielsweise kann bei der Herstellung des Crimpkontaktelementes ein Fortsatz eines ersten Teils durch eine Öffnung des anderen Teils geführt werden und der Fortsatz durch eine Stauchung, ähnlich wie bei einer Niete, so umgeformt werden, dass die beiden Teile fest aneinander gepresst werden. Insbesondere kann der druckumgeformte Fortsatz den Querschnitt der Öffnung komplett ausfüllen.
Um eine sichere Verbindung zwischen den beiden Teilen herzustellen, können auch mehrere druckumgeformte Fortsätze vorhanden sein, die durch eine oder mehrere Öffnungen eines anderen Teils ragen. Beispielsweise kann der eine Teil zwei Fortsätze und der andere Teil zwei Öffnungen aufweisen. Eine andere Möglichkeit ist, dass jeweils ein Teil eine Öffnung und einen Fortsatz aufweist, die mit einem Fortsatz bzw. einer Öffnung des anderen Teil verbunden sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung entsteht das wenigstens eine druckumgeformte Verbindungselement mittels Durchsetzfügens. Diese auch als Druckfügen oder Clinchen bekannte Technik stellt eine Verbindung zwischen zwei Blechen her, ohne dass eine Öffnung an einem der Teile vorhanden sein muss. Wie die Verbindung mittels eines druckumgeformten Fortsatzes ist auch die Verbindung mittels Durchsetzfügens form- und kraftschlüssig.
Zusätzlich zu der Verbindung durch wenigstens ein druckumgeformtes Verbindungselement können mindestens zwei Teile miteinander verschweißt sein. Dies verbessert den elektrischen Widerstand und die mechanische Stabilität weiter und stellt eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen her. Beispielsweise können Schweißnähte vorhanden sein. Auch eine Verbindung mittels Punktschweißens oder eine großflächige Verschweißung ist möglich.
Dabei können zusätzliche Materialien aufgebracht werden oder die Verschweißung kann beispielsweise durch Stromfluss erfolgen.
Um einen der Teile weiter zu verstärken, können zusätzliche Elemente oder Ausgestaltungen, etwa Sicken oder Verdickungen, vorhanden sein.
Aufgrund des zweiteiligen Aufbaus besteht die Möglichkeit, dass mindestens zwei Teile aus verschiedenen Materialien bestehen. Insbesondere kann das Material an die jeweilige Funktion, d.h. zum Beispiel an die Crimpfunktion oder die Steckfunktion, angepasst sein. So kann etwa der Drahtcrimpteil aus niedrig legierten Kupfermaterialien sein, da dieser Bereich vor allem zur Kontaktierung mit dem Draht vorgesehen ist und weicher sein kann. Der Kontaktkörper kann beispielsweise aus einem höher legierten Material sein, da dieser steifer sein soll.
Meistens ist es von Vorteil, wenn die einzelnen Teile aus einem jeweils einheitlichen Material geformt sind. Allerdings ist es auch möglich, dass ein Teil beispielsweise aus mehreren Schichten verschiedener Materialien hergestellt ist. Beispielsweise kann eine Innenseite aus einem anderen Material bestehen als eine Außenseite. Insbesondere können die einzelnen Teile auch beschichtet sein, etwa um Korrosion zu vermeiden.
Obwohl die leitenden Teile aus Metall bestehen, können weitere Funktionsteile, etwa ein Isolationscrimpteil aus Nichtmetallen bestehen. Dies hat zur Folge, dass die Kosten weiter gesenkt werden können und die Materialeigenschaften an die Funktion besser angepasst sein können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die beschriebenen Ausführungsformen stellen dabei lediglich mögliche Ausgestaltungen dar, bei denen jedoch die einzelnen Merkmale, wie oben beschrieben, unabhängig voneinander kombiniert oder weggelassen werden können. Gleiche Bezugszeichen stehen dabei in den verschiedenen Zeichnungen jeweils für gleiche Gegenstände.
Es zeigen:

1 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Crimpkontaktelementes vor bzw. nach dem druckumformenden Schritt;
2a eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen druckumgeformten Verbindungselementes;
2b eine schematische Schnittzeichnung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen druckumgeformten Verbindungselementes;
3 eine schematische Perspektivansicht eines ersten Teils eines erfindungsgemäßen Crimpkontaktelementes;
4 eine schematische Perspektivansicht eines zweiten Teils eines erfindungsgemäßen Crimpkontaktelementes.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Crimpkontaktelement 1 während seiner Herstellung dargestellt. Ein erster Teil 2 des Crimpkontaktelementes 1 steht in Verbindung mit einem zweiten Teil 3 des Crimpkontaktelementes 1. Der erste Teil 2 dient als Kontaktkörper 4 zur Kontaktierung mit einem Gegenstecker. Der zweite Teil 3 ist ein Drahtcrimpteil 5, der in diesem Beispiel einen Isolationscrimpteil 6 zum Vercrimpen mit der Isolation eines Kabels und einen Kerncrimpteil 7 zum Vercrimpen mit dem Kern eines Kabels aufweist. Ferner weist das Crimpkontaktelement 1 einen Halteabschnitt 8 auf, der jedoch in einem weiteren Schritt vom Crimpkontaktelement 1 abgetrennt werden kann.
Im auf der linken Seite dargestellten Produktionsschritt A befinden sich der erste Teil 2 und der zweite Teil 3 noch in losem Kontakt miteinander. Zwei Fortsätze 9 des ersten Teils 2 wurden durch Öffnungen 10 des zweiten Teils 3 eingeführt und ragen nun aus dem zweiten Teil 3 heraus.
Auf der rechten Seite B ist das Crimpkontaktelement 1 nach der Herstellung zweier druckumgeformter Verbindungselemente 17 dargestellt. Die Fortsätze 9 des ersten Teils 2 wurden durch mechanischen Druck plastisch umgeformt und verbinden nun den ersten Teil 2 mit dem zweiten Teil 3 sicher. Durch die dauerhafte, plastische Verformung der Fortsätze 9 werden diese zu druckumgeformten Fortsätzen 11. Der erste Teil 2 kann also nur durch große Kraft vom zweiten Teil 3 gelöst werden. Insbesondere wird bei einem solchen Lösevorgang zumindest ein Teil meist beschädigt oder zerstört.
Im Zustand A kann der zweite Teil 3 durch Halteelemente 12 des ersten Teils 2 gehalten sein. Beispielsweise kann der zweite Teil 3 in diese Halteelemente 12 einschnappen.
Die Fortsätze 9 des ersten Teils 2 können beispielsweise von Laschen 13 gebildet sein, die umgebogen worden sind.
In diesem Beispiel besteht der erste Teil 2, der den Kontaktkörper 4 zum Verbinden mit einem Gegenstecker bildet, aus einem unteren Teil 14, auf dem eine zusätzliche Feder 15 zur mechanischen Stabilisierung angebracht ist. Ferner weist diese Feder 15 eine Sperrklinke 16 auf, die in einen Gegenkontakt einrasten kann.
In 2a ist schematisch eine Querschnittsansicht einer druckumgeformten Verbindung, wie sie beispielsweise in 1 gezeigt ist, dargestellt.
Eine Lasche 13 des ersten Teils 2 wurde nach oben gebogen und durch eine Öffnung 10 des zweiten Teils 3 geführt. Sie bildet einen noch nicht druckumgeformten Fortsatz 9a. In einem weiteren Schritt wurde der Fortsatz 9 mittels Druckumformung zu einem druckumgeformten Fortsatz 11 verformt und bildet nun das druckumgeformte Verbindungselement 17. Dieser druckumgeformte Fortsatz 11 weist in dieser Ansicht einen pilzförmigen Querschnitt auf. Das ursprünglich flache Blech des noch nicht umgeformten Fortsatzes 9a hat dauerhaft seine Form verändert und ist nun wesentlich dicker.
Die Ausdehnung in Richtung der Ebene der beiden Teile und quer zur Richtung des Fortsatzes kann nur gering sein. So kann dieses druckumgeformte Verbindungselement 17 eher punkt- oder knopfförmig sein. Das Verbindungselement, und damit die Verbindung, kann aber auch eine größere Ausdehnung besitzen, beispielsweise kann es linien- oder kreisförmig oder polygonal sein.
Das geschaffene druckumgeformte Verbindungselement 17 in Form eines druckumgeformten Fortsatzes 11 stellt eine sichere Verbindung zwischen dem ersten Teil 2 und dem zweiten Teil 3 dar. Durch die innige Verbindung des ersten Teils 2 mit dem zweiten Teil 3 ist der elektrische Widerstand zwischen beiden gering und die mechanische Stabilität hoch.
Das Material des ersten Teils 2 kann so gewählt sein, dass es sich leicht verformt. Auch andere Aspekte, wie z. B. Festigkeit, Zähigkeit, Leitfähigkeit oder chemische Stabilität können bei der Wahl des Materials wichtig sein.
Der gezeigte pilzförmige Querschnitt des druckumgeformten Fortsatzes 11 stellt eine einfache Möglichkeit zur gleichmäßigen Verteilung des auftretenden Druckes zwischen dem zweiten Teil 3 und dem druckumgeformten Fortsatz 11 dar. Nichtsdestotrotz können andere Formen des Querschnittes, beispielsweise eine hammerkopfartige oder T-förmige Ausgestaltung, gewählt werden, da diese z.B. eine bessere Auflagefläche oder eine geringere Bauhöhe ermöglichen können.
In 2b ist eine zweite Möglichkeit zur Ausgestaltung wenigstens eines druckumgeformten Verbindungselements 17 zur Verbindung von einem ersten Teil 2 und einem zweiten Teil 3 in einer schematischen Querschnittszeichnung dargestellt.
Das druckumgeformte Verbindungselement 17 entstand hier mittels Durchsetzfügens, auch bekannt als Druckfügen oder Clinchen. Der zweite Teil 3 ist druckknopfähnlich mit dem ersten Teil 2 verbunden. Aufgrund der speziellen Gestaltung des Verbindungsquerschnitts ist somit ein Herausrutschen des zweiten Teils 3 aus dem ersten Teil 2 erschwert.
Das druckumgeformte Verbindungselement 17 kann entweder durch Druckumformen des ersten Teils 2 entstehen und zu einem ersten druckumgeformten Verbindungselement 17a führen. Entsprechend kann auch der zweite Teil 3 druckumgeformt werden, was zu einem zweiten druckumgeformten Verbindungselement 17b führt. Insbesondere können auch beide Teile gleichzeitig und/oder zusammen druckumgeformt werden.
Die Verformung kann beispielsweise mittels eines Stempels und einer Matrize erfolgen. Durch die Dehnung der zwei Teile können die Teile an der Verbindungsstelle dünner sein als an anderen Stellen.
Die räumliche Form der entstandenen Verbindung kann in einer Draufsicht beispielsweise kreisförmig oder rechteckig sein oder auch eine beliebige andere Gestalt aufweisen.
In 3 ist schematisch eine Perspektivansicht des in 1 gezeigten zweiten Teils 3, der den Drahtcrimpteil 5 mit Isolationscrimp 6 und Kerncrimp 7 darstellt, gezeigt. Insbesondere sind hier die Öffnungen 10 des zweiten Teils 3 deutlich zu erkennen, durch die die Fortsätze 9 des ersten Teils geführt werden. Des Weiteren ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des Endes 19, das dem ersten Teil 2 zugewandt ist und mit diesem im fertigen Bauteil in Verbindung steht, dargestellt. Die Ausgestaltung des hier gezeigten Endes 19 ist an die Innenkontur des ersten Teils 2 angepasst.
Zur weiteren mechanischen Stabilisierung können noch zusätzliche Elemente, wie beispielsweise Sicken, an einem der Teile vorhanden sein.
4 zeigt schematisch eine Perspektivansicht des unteren Teils 14 des in 1 gezeigten ersten Teils 2. Das hier gezeigte erste Teil 2 ist aus Blech gestanzt und gebogen. Insbesondere sind die Laschen 13, die als Fortsätze 9 dienen, durch Verbiegen hergestellt.

Claims

Crimpkontaktelement (1) umfassend einen Drahtcrimpteil (5) zur Befestigung eines Drahtes oder eines Kabels und einen Kontaktkörper (4) zur Verbindung mit einem Gegenstecker, wobei das Crimpkontaktelement (1) aus mindestens zwei Teilen (2,3) gefertigt ist, wobei die mindestens zwei Teile (2,3) mittels wenigstens eines druckumgeformten Verbindungselementes (17) zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine druckumgeformte Verbindungselement (17) mittels Durchsetzfügens entstanden ist.
Crimpkontaktelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht-crimpteil (4) einen Isolationscrimpteil (6) zum Vercrimpen mit einer Isolation eines Kabels und einen Kerncrimpteil (7) zum Vercrimpen mit einem Metallkern des Kabels umfasst.
Crimpkontaktelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teil (3) wenigstens einen druckumgeformten Fortsatz (11) aufweist, der durch eine Öffnung (10) des anderen Teils (2) ragt.
Crimpkontaktelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens zwei Teile miteinander verschweißt sind.
Crimpkontaktelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Teile aus verschiedenen Materialien bestehen.
Crimpkontaktelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil zur Verstärkung Sicken oder Verdickungen aufweist.
Crimpkontaktelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionsteil, insbesondere ein Isolationscrimpteil (6), aus einem Nichtmetall besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Crimpkontaktelementes (1) aus mindestens zwei Teilen (2, 3), wobei wenigstens einer der beiden Teile (2, 3) druckumgeformt und der wenigstens eine Teil im Zuge der Druckumformung mit wenigstens einem anderen der beiden Teile (2, 3) zusammenge- fügt wird, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Druckformung um Durchsetzfügen handelt.