DE202009009933U1

DE202009009933U1 - Einpresskontakt in einem Stanzgitter

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Publication number: DE202009009933U1
Application number: DE200920009933
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2019-07-23

Abstract

Elektrische Leiteranordnung mit einem mindestens eine Kontaktöffnung (3) aufweisenden elektrisch leitenden Kontaktträger (1) und mit einem einen in der Kontaktöffnung (3) eingepressten Einpressstift (4) aufweisenden Kontakt-Einpresselement (2), wobei der Einpressstift (4) quer zu seiner Längserstreckungsrichtung voneinander weg gewölbte, elastisch aufeinander zu biegbare Kontaktschenkel (5) aufweist, die beim Einpressen des Einpressstiftes (4) in die ihm zugeordnete Kontaktöffnung (3) aufeinander zu gebogen werden und im eingepressten Zustand in kraftschlüssiger elektrisch leitender Flächenanlage an sich gegenüberliegenden Kontaktflächen (6) der Innenwandung der Kontaktöffnung (3) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Kontaktöffnung (3) einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss aufweist und dass die Kontaktflächen (6) in Einsteckrichtung der Kontaktstifte (4) verlängerte Kontaktfahnen (7) sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leiteranordnung mit einem mindestens eine Kontaktöffnung ausweisenden elektrisch leitenden Kontaktträger und mit einem, einen in der Kontaktöffnung eingepressten Einpressstift ausweisenden Kontakteinpresselement, wobei der Einpressstift quer zu seiner Längserstreckungsrichtung voneinander weg gewölbte, elastisch aufeinander zu biegbare Kontaktschenkel aufweist, die beim Einpressen des Einpressstiftes in die ihm zugeordnete Kontaktöffnung aufeinander zu gebogen werden und im eingepressten Zustand in kraftschlüssiger elektrisch leitender Flächenanlage an sich gegenüberliegenden Kontaktflächen der Innenwandung der Kontaktöffnung anliegen.
Aus der DE 198 31 672 A1 und der DE 197 26 856 C1 sind Kontakteinpresselemente bekannt, die aus einem insbesondere verzinnten Stanzbiegeteil, insbesondere aus einer Kupferlegierung bestehen. Die Einpresselemente besitzen verschiedene Steckergeometrien bzw. Kontaktgeometrien, um in elektrische Leitverbindung mit Messerkontakten, Kontaktzonen einer Leiterplatte, Kontakten einer Steckverbindung oder der Ader eines Kabels treten zu können. Die Befestigung der Kontakteinpresselemente mit einem Kontaktträger erfolgt durch Einpressen. Bei dem Kontaktträger handelt es sich um eine insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff bestehende Platine, die zumindest einseitig mit einer Kupferbeschichtung kaschiert ist. Die Kupferbeschichtung ist lateral strukturiert. In den Kontaktträgern werden eine oder mehrere Öffnungen mit einem kreisrunden Querschnitt gebohrt. In die Öffnungen werden Kontakthülsen eingebracht. In die Kontakthülsen werden Einpressstifte der Kontakteinpresselemente eingesteckt, wie sie in der DE 198 31 672 A1 beschrieben werden. Durch eine Schlitzung der Einpressstifte in ihrer Erstreckungsrichtung werden zwei parallel zueinander verlaufende Kontaktschenkel gebildet. Letztere werden auseinander gebogen, so dass sich zwei nach außen gewölbte Kontaktschenkel ausbilden.
Die gewölbten Kontaktschenkel können elastisch aufeinander zu gebogen werden. Beim Einpressen des Kontaktstiftes in die ihm zugeordnete Kontaktöffnung werden die Kontaktschenkel zusammengedrückt. Sie liegen reibschlüssig elektrisch leitend in Flächenanlage an der Innenwandung der Hülse, welche im Flächenberührungsbereich Kontaktflächen ausbildet.
Eine derartige Einpressverbindung besitzt fertigungstechnische Vorteile, weil es sich um eine lötfreie Verbindung eines Einpresselementes mit einem Kontaktträger handelt. Derartige Einpressverbindungen werden zunehmend auch im Kraftfahrzeugbau eingesetzt. Dort werden über derartig ausgebildete elektrische Leiteranordnungen hohe Ströme übertragen. Die Kontakteinpresselemente besitzen Gabel- oder Messerkontakte, auf welche beispielsweise Relais oder Sicherungen aufgesteckt werden.
Aus der DE 10 2004 006 575 A1 sind Kontakteinpresselemente bekannt, die in Stanzgitter aus Metall eingepresst werden. Nachteilig ist hier, dass insbesondere bei dünnwandigen Stanzgittern die Kontaktflächen zur Übertragung von hohen Strömen zu gering sind und eine große mechanische Stabilität nicht erreicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leiteranordnung anzugeben, welche aus einem lötfrei mit einem Kontaktträger verbindbaren Kontaktelement besteht, mit großer mechanischer Festigkeit im Kontaktträger und welches eine hohe Stromtragfähigkeit besitzt.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei zunächst und im Wesentlichen vorgesehen ist, dass der Kontaktträger ein Stanzgitter ist. Letzteres besteht aus einem lateral strukturierten, massiven Metallblech, insbesondere aus Kupfer. In dieses Stanzgitter werden an vorbestimmten Stellen keine runden, sondern Kontaktöffnungen mit einem im Wesentlichen rechteckigen Grundriss gestanzt. Die Kontaktflächen werden dabei von den beiden, sich gegenüberliegenden Schmalseiten der Kontaktöffnung ausgebildet. Diese können nach außen gerundet sein. Durch eine geeignete Wahl der Form der Patrize und der Matrize des Stanzwerkzeuges bilden sich beim Stanzen der Kontaktöffnung zur Matrize weisende Fahnen. Diese entstehen durch aus der
Öffnung heraus verdrängtes Material und bilden, da sie bevorzugt an den Schmalseiten der Kontaktöffnung angeordnet sind, verlängerte Kontaktflächen, an denen die Außenwandungen der Kontaktschenkel in elektrisch leitender Anlage liegen. Der Kontaktträger erhält seine Umrisskontur ebenfalls durch einen Stanzschritt. Das Ausstanzen des Stanzgitters aus einem Metallblech kann gleichzeitig mit dem Einstanzen der Kontaktöffnungen erfolgen.
In einer Variante der Erfindung besitzt jedes Einpresselement zwei dicht nebeneinander angeordnete Einpressstifte, die in entsprechend dicht nebeneinander angeordnete Einstecköffnungen eingepresst werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Einpresselement von einem U-förmigen Körper ausgebildet ist. Es kann sich um einen zu einem U-gebogenen Blechstreifen handeln. Die beiden U-Schenkel bilden jeweils zwei Einpressstifte aus, die auf den Eckpunkten eines gedachten Rechtecks liegen. Das Stanzgitter besitzt entsprechend angeordnete Kontaktöffnungen. Zwei eng nebeneinander liegende Kontaktöffnungen können von einem gemeinsamen Stanzwerkzeug gefertigt werden, welches im Querschnitt eine Doppel-T-Form ausweist. Die beiden dicht nebeneinander angeordneten Kontaktöffnungen sind dann mit einem Verbindungsschlitz miteinander verbunden. Ein derartiges von einem U-Körper ausgebildetes Kontakteinpresselement kann zwei Gabelkontaktpaare ausbilden. Jedes Gabelkontaktpaar bildet eine Kontaktzone aus. Die Kontaktzonen der beiden Gabelkontaktpaare können auf verschiedenen Höhen angeordnet sein. Die Gabelzinken des Gabelkontaktes können auch einwärts gebogene Federzungen aufweisen, die an verschiedenen Stellen in Kontakt treten zu Kontaktzonen eines Messerkontaktes, der zwischen die Federzungen gesteckt ist. Das Einpressen der Einpressstifte in die Kontaktöffnungen erfolgt mit einem Presswerkzeug, welches an Einpressschultern des Kontakteinpresselementes angreift. Der von einem Stanzbiegeteil ausgebildete Körper des Kontakteinpresselementes bildet Anlageflanken, die beim vollständig eingesteckten Kontakteinpresselement gegen eine Oberfläche des Stanzgitters treten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 die Breitseitenansicht eines in ein Stanzgitter eingestecktes Kontakteinpresselement, wobei die Kontaktöffnung geschnitten dargestellt ist;
2 die Breitseitenansicht des Kontakteinpresselementes gemäß 1;
3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in 2;
4 die Draufsicht auf ein Stanzgitter mit insgesamt vier eingestanzten Kontaktöffnungen, wobei die beiden oberen Öffnungen gerundete Kontaktflächen und die beiden unteren Öffnungen ebene Kontaktflanken ausbilden;
5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in 4;
6 die Draufsicht auf ein Stanzgitter, bei dem zwei eng benachbarte Kontaktöffnungen über einen Verbindungsschlitz miteinander verbunden sind;
7 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kontakteinpresselementes;
8 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kontakteinpresselementes;
9 eine Seitenansicht auf das Einpresselement; und
10 eine Draufsicht auf das Einpresselement.
Das Stanzgitter 1, wie es in den 4 und 6 dargestellt ist, besteht aus einem massiven Blechstreifen, der aus einem massiven Kupferblech ausgestanzt ist. Das Stanzgitter im Ausführungsbeispiel besteht aus einem Metallstreifen, dessen Materialstärke etwa 0,8 mm beträgt. Bei den in den 4 und 5 dargestellten Beispielen sind mit verschiedenen Stanzwerkzeugen verschieden geformte Kontaktöffnungen 3 in das Stanzgitter 1 eingestanzt worden. Die dem eine Patrize ausbildenden Stanzstempel gegenüberliegende Matrize besitzt ebenso wie die Patrize einen rechteckigen Grundriss. Die Patrizenform zur Fertigung der beiden oben dargestellten Kontaktöffnungen 3 besitzt ballige Schmalflächen. Die Patrize zur Fertigung der beiden unten dargestellten Kontaktöffnungen besitzt eben verlaufende Schmalseiten. Der Schmalseitenabstand der Patrize ist aber etwas geringer als der Schmalseitenabstand der Matrize. Zufolge dieses Maßunterschiedes wird Material aus der Öffnung in Richtung der Patrize verdrängt. Es bilden sich die mit der Bezugziffer 7 bezeichneten Ausprägungen, die fahnenartig nach unten vorstehen. Die beiden aufeinander zu weisenden Schmalseitenflächen der Kontaktöffnung 3, die durch die Fahne 7 verlängert werden, bilden Kontaktflächen 6 aus.
Bei den beiden oben dargestellten Kontaktöffnungen 3 verlaufen die Kontaktflächen 6 gerundet. Die beiden unten dargestellten Kontaktöffnungen haben eben verlaufende Kontaktflächen 6.
Zur Fertigung der in der 6 dargestellten Kontaktöffnungen 3 wird ein Doppel-T-förmiges Stanzwerkzeug verwendet, welches eine Doppel-T-Öffnung stanzt. Die beiden den T-Stegen zugeordneten Öffnungen bilden jeweils im Wesentlichen rechteckige Kontaktöffnungen 3, wobei die beiden sich gegenüberliegenden Schmalseiten des rechteckigen Grundrisses die Kontaktflächen 6 ausbilden.
Die 2 und 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kontaktträgers in Form eines Kontakteinpresselementes 2. Das Kontakteinpresselement 2 besteht aus einem aus Metall, vorzugsweise Kupferlegierung oder Messing bestehenden Stanzbiegeteil. Es besitzt zwei parallel zueinander verlaufende Wände 11, die die U-Schenkel eines U-Querschnittprofils aufweisen. Die beiden Wände 11 sind mit einem Steg 12 miteinander verbunden. Von den Unterseiten der Wände 11 ragen jeweils zwei Einpressstifte 4 ab. Diese Einpressstifte 4 besitzen eine sich in Erstreckungsrichtung des Einpressstiftes 4 erstreckenden Längsschlitz, wie er im Detail in der DE 198 31 672 A1 beschrieben ist. Mit einem Prägewerkzeug werden diese beiden den Längsschlitz flankierenden Kontaktschenkel 5 voneinander weg gebogen, so dass jeweils nach außen weisende Wölbungen entstehen. Die Kontaktschenkel 5 können elastisch aufeinander zu gebogen werden.
An der Unterseite einer Wandung 11 erstrecken sich zwei Anlageflanken 17. Diesen liegen Einpressschultern 10 gegenüber. Auf seiner von den Einpressstiften 4 weg weisenden Seite bildet jede der beiden Wände 11 zwei Gabeln 9, 9' aus. Das Gabelpaar 9 besitzt eine von zwei Kontaktstellen 13 gebildete Engstelle. Das etwas längere Gabelpaar 9' besitzt ebenfalls von einer Engstelle gebildete Kontaktstellen 13'. Die Kontaktstellen 13, 13' liegen auf verschiedenen Höhen in Bezug auf die Anlageflanke 17.
Bei dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Einpressstifte 4 vorgesehen, die auf den Eckpunkten eines gedachten Rechtecks liegen. Diese Einpressstifte 4 können in die in 4 dargestellten Kontaktöffnungen 3 eingesteckt werden. Da der Abstand der beiden sich gegenüberliegenden Kontaktflächen 6 etwas geringer ist als der Abstand der Wölbungsscheitel der beiden Kontaktschenkel 5, werden die Kontaktschenkel 5 beim Einpressen der Einpressstifte 4 geringfügig verformt. Die Scheitelfläche der Kontaktschenkel 5 liegen im eingepressten Zustand flächig an den Kontaktflächen 6 der Kontaktöffnung 3 an, so dass eine flächige elektrische Leitverbindung zwischen dem Stanzgitter 1 und dem Kontakteinpresselement 2 hergestellt ist.
Das Einpressen des Kontakteinpresselementes 2 mit seinen Einpressstiften 4 in die Kontaktöffnung 3 des Stanzgitters 1 erfolgt mit einem Einpresswerkzeug, welches gegen die Einpressschultern 10 so lange wirkt, bis die Anlageflanken 17 gegen die Breitseitenfläche des Stanzgitters 1 treten.
Bei dem in der 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls zwei einen Gabelzwischenraum zwischen sich belassende Gabelzinken 9 vorgesehen. An den Enden der Gabelzinken 9 befinden sich einwärts gebogene Federzungen 14, die bezogen auf die Anlagefläche 17 zwei übereinander liegende Kontaktstellen 15, 16 ausbilden. Auch hier werden die Kontaktstellen 15, 16 von Engstellen ausgebildet.
Bei dem in den 1 bis 3 und in der 7 dargestellten Kontakteinpresselementen 2 kann ein Messerkontakt zwischen die Kontaktstellen 13, 13' bzw. 15, 16 gesteckt werden.
Bei dem in den 8 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Flachstecker mit einer messerartig ausgebildeten Flachstruktur 16, auf die ein entsprechender Gegenstecker, beispielsweise ein Kabelschuh, aufgesteckt werden kann. Auch hier besteht das Kontakteinpresselement 2 aus einem zu einer U-Form gebogenen Stanzbiegeteil mit zwei voneinander beabstandeten Schenkeln 11, 12. Von jedem der beiden Schenkel 11, 12 ragen jeweils zwei Einpressstifte 4 ab.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.

1: Kontaktträger/Stanzgitter
2: Kontakteinpresselement
3: Kontaktöffnung
4: Einpressstift
5: Kontaktschenkel
6: Kontaktfläche
7: Kontaktfahne
8: Verbindungsschlitz
9, 9': Gabel/Gabelzinken
10: Einpressschulter
11: U-Schenkel
12: U-Steg
13, 13': Kontaktstellen
14: Federzunge
15: Kontaktstelle
16: Flachstecker
17: Anlageflanke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19831672 A1 [0002, 0002, 0023]
- DE 19726856 C1 [0002]
- DE 102004006575 A1 [0005]

Claims

Elektrische Leiteranordnung mit einem mindestens eine Kontaktöffnung (3) aufweisenden elektrisch leitenden Kontaktträger (1) und mit einem einen in der Kontaktöffnung (3) eingepressten Einpressstift (4) aufweisenden Kontakt-Einpresselement (2), wobei der Einpressstift (4) quer zu seiner Längserstreckungsrichtung voneinander weg gewölbte, elastisch aufeinander zu biegbare Kontaktschenkel (5) aufweist, die beim Einpressen des Einpressstiftes (4) in die ihm zugeordnete Kontaktöffnung (3) aufeinander zu gebogen werden und im eingepressten Zustand in kraftschlüssiger elektrisch leitender Flächenanlage an sich gegenüberliegenden Kontaktflächen (6) der Innenwandung der Kontaktöffnung (3) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Kontaktöffnung (3) einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss aufweist und dass die Kontaktflächen (6) in Einsteckrichtung der Kontaktstifte (4) verlängerte Kontaktfahnen (7) sind.
Kontaktträger nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (6) von sich gegenüberliegenden Schmalseiten der in das von einem massiven Blechstreifen gebildeten Stanzgitter eingebrachten Kontaktöffnung (3) gebildet sind.
Kontaktträger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (6) gerundet sind.
Kontaktträger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (6) eben sind.
Kontaktträger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass zwei nebeneinander liegende Kontaktöffnungen (3) durch einen Verbindungsschlitz (8) miteinander verbunden sind.
Kontaktträger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke des aus einem massiven Metall, insbesondere aus Kupfer gefertigten Stanzgitters (1) zwischen 0,3 und 3 mm beträgt und insbesondere kleiner ist als 1,5 mm.