DE-102024132351-A1 - Steckverbinder mit verbessertem Kontaktfederelement

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder zum elektromechanischen Verbinden von zwei Kontakteinrichtungen mit bevorzugt polygonalem Querschnitt, bevorzugt von Steckzungen von Stromschienen und/oder PCBs. Der Steckverbinder umfasst einen Verbinderhauptkörper, der eine Hohlform aufweist und in den die Kontakteinrichtungen von beiden Seiten einsteckbar sind, und ein Kontaktfederelement, das in dem Verbinderhauptkörper angebracht ist. Das Kontaktfederelement weist einen ersten Rahmen, einen zweiten Rahmen und mindestens sechs den ersten und den zweiten Rahmen miteinander verbindende Flachfedern auf. Zumindest zwei nebeneinander angeordnete Flachfedern erstrecken sich von einem Rahmenholm des ersten Rahmens zu einem entsprechenden Rahmenholm des zweiten Rahmens. Zumindest die zwei nebeneinander angeordneten Flachfedern weisen jeweils an ihrem einer Verbindungsstelle der Kontakteinrichtungen zugeordneten Bereich einen im Vergleich zu angrenzenden Bereichen der entsprechenden Flachfeder vergrößerten Stromflussquerschnitt auf.

Inventors

• Florian Bruhn
• Akshata Ankush Sangle

Assignees

• iwis smart connect GmbH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (15)

1. Steckverbinder (1) zum elektromechanischen Verbinden von zwei Kontakteinrichtungen bevorzugt von Steckzungen (3.1, 3.2) von Stromschienen und/oder PCBs, mit einem Verbinderhauptkörper (2), der eine Hohlform aufweist und in den die Kontakteinrichtungen von beiden Seiten einsteckbar sind, und mit einem Kontaktfederelement (4), das in dem Verbinderhauptkörper (2) angebracht ist, wobei das Kontaktfederelement (4) einen ersten Rahmen (13), einen zweiten Rahmen (14) und mindestens sechs den ersten und den zweiten Rahmen (13, 14) miteinander verbindende Flachfedern (17, 18) aufweist, wobei sich mindestens zwei nebeneinander angeordnete Flachfedern (17) von einem Rahmenholm (16.1) des ersten Rahmens (13) zu einem entsprechenden Rahmenholm (16.2) des zweiten Rahmens (14) erstrecken und wobei zumindest die zwei nebeneinander angeordneten Flachfedern (17) jeweils an ihrem einer Verbindungsstelle der Kontakteinrichtungen zugeordneten Bereich einen im Vergleich zu angrenzenden Bereichen der entsprechenden Flachfeder (17) vergrößerten Stromflussquerschnitt aufweisen.
2. Steckverbinder (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der jeweils vergrößerte Stromflussquerschnitt der mindestens zwei nebeneinander angeordneten Flachfedern (17) mittels eines die mindestens zwei nebeneinander angeordneten Flachfedern (17) verbindenden Querstegs (21) gebildet ist.
3. Steckverbinder (1) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der Quersteg (21) eine Breite (B) aufweist, die im Bereich von 5 % bis 30 % der Länge (L) der zugehörigen Flachfedern (17) liegt.
4. Steckverbinder (1) nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Flachfedern (17, 18) des Kontaktfederelements (4) zwei oder mehrere jeweils nach innen in einen Steckraum des Verbinderhauptkörpers (2) vorstehende, in Steckrichtung aufeinanderfolgende Hauptbögen (19.1, 19.2) mit einem entsprechend dazwischenliegenden Übergangsbogen (20.1, 20.2) derart aufweisen, dass zumindest jeweils ein Hauptbogen (19.1, 19.2) mit jeweils einer Kontakteinrichtung in Kontakt bringbar ist und zumindest der Übergangsbogen (20.1, 20.2) in dem der Verbindungsstelle der Kontakteinrichtungen zugeordneten Bereich an dem Verbinderhauptkörper (2) anliegt oder mit diesem verbunden ist.
5. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest der Übergangsbogen (20.1, 20.2) in dem der Verbindungsstelle der Kontakteinrichtungen zugeordneten Bereich einen abgeflachten Abschnitt (23) zur Anlage an oder zum Verbinden mit dem Verbinderhauptkörper (2) aufweist.
6. Steckverbinder (1) nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Länge (A) des abgeflachten Abschnitts (23) in Steckrichtung gemessen mindestens 5 % der Länge (L) der entsprechenden Flachfeder (17, 18) entspricht.
7. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Übergangsbogen (20.1) in dem der Verbindungsstelle der Kontakteinrichtungen zugeordneten Bereich der mindestens zwei nebeneinander angeordneten Flachfedern (17) mittels des Querstegs (21) miteinander verbunden sind.
8. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest an einer Flachfeder (17) eine nach innen in den Steckraum des Verbindungshauptkörpers (2) vorstehende Anschlaglasche (26) angeformt ist, die als Einsteckanschlag für zumindest eine der Kontakteinrichtungen ausgebildet ist.
9. Steckverbinder (1) nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , dass die Anschlaglasche (26) in Verlängerung des Querstegs (21) angeordnet ist.
10. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine der Flachfedern (17) zumindest quer zur Längserstreckung mindestens eines Hauptbogens (20.1) einen Vorsprucng (25) aufweist, der nach innen in den Steckraum des Verbinderhauptkörpers (2) hineinragt Vorsprung und in diesem Bereich in gestecktem Zustand die Hauptkontaktzone der Flachfeder (17) und Kontakteinrichtung bildet.
11. Steckverbinder (1) nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet , dass der Vorsprung (25) mittels einer Einprägung (24) in die zumindest eine Flachfeder (17) gebildet ist.
12. Steckverbinder (1) nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die Einprägung einen von dem Kontaktfederelement nach außen ragenden Vorsprung ausformt, wodurch sich auf der Innenseite der zugehörigen Flachfeder durch die Einprägung voneinander getrennte Kontaktzonen ergeben.
13. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , dadurch gekennzeichnet , dass lediglich an der Breitenseite des Kontaktfederelements (4) zumindest zwei der nebeneinander angeordneten Flachfedern (17) einen vergrößerten Stromflussquerschnitt in ihrem einer Verbindungsstelle der Kontaktfedereinrichtung zugeordneten Bereich aufweisen.
14. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet , dass lediglich an der Breitenseite des Kontaktfederelements (4) zumindest eine Flachfeder (17) eine Einprägung (24) aufweist.
15. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 , dadurch gekennzeichnet , dass der Verbinderhauptkörper (2) aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder zum elektromechanischen Verbinden von zwei Kontakteinrichtungen bevorzugt von Steckzungen von Stromschienen und/oder PCBs. Bei elektromechanischer Kontaktierung von zum Beispiel Kontaktsteckzungen oder Stromschienen/Busbars ist es üblich, dass ein aus Blech geformter Kontaktschuh, Kontaktverbinder etc. im Inneren eine Kontaktfederanordnung (zum Beispiel in Form eines Kontakt- oder Lamellenkäfigs) aufweist, damit der Gegenkontakt unter Federvorbelastung eingesteckt wird. Bei flachen, insbesondere rechteckförmigen Steckzungen ist die entsprechende federbeaufschlagte Kontaktierung der Ober- und Unterseite der Steckzunge vorgesehen. In vielen Fällen werden mehrere Federzungen in Form von Flach-/Lamellenfedern erzeugt, die die entsprechende Federkontaktierung bewirken sollen. Beispiele derartiger Anordnungen sind der DE 10 2005 033 696 A1 und der DE 10 2019 119 405 A1 zu entnehmen. Diesen Konstruktionen ist gemeinsam, dass sie jeweils an das entsprechende Steckelement angepasst sind. Allerdings eignen sich die dort gezeigten Konstruktionen nicht zum direkten oder zum unmittelbaren Verbinden zweier Kontaktsteckzungen. Aufgrund der voranschreitenden Elektrifizierung unter anderem im Automobilbereich sind immer mehr Hochvolt- und Hochstromanwendungen nachgefragt. Insbesondere müssen Busbar-Schienen unmittelbar miteinander kontaktiert werden. Oftmals stellt die Wärmeentwicklung bei derartigen Steckverbindern einen limitierenden Faktor für die akzeptable Stromübertragung dar. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen entsprechenden Steckverbinder hinsichtlich seiner zulässigen Stromübertragungsrate zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Steckverbinder nach Anspruch 1 gelöst. Der Steckverbinder zum elektromechanischen Verbinden von zwei Kontakteinrichtungen mit bevorzugt polygonalem Querschnitt, bevorzugt von Steckzungen von Stromschienen und/oder PCBs, umfasst einen Verbinderhauptkörper, der eine Hohlform aufweist und in den die Kontakteinrichtungen von beiden Seiten einsteckbar sind, und ein Kontaktfederelement, das in dem Verbinderhauptkörper angebracht ist. Der polygonale Querschnitt kann auch stark verrundete Ecken aufweisen, z.B. ein Rechteck mit stark verrundeten Ecken. Das Kontaktfederelement weist einen ersten Rahmen, einen zweiten Rahmen und mindestens sechs den ersten und den zweiten Rahmen miteinander verbindende Flachfedern auf, wobei sich mindestens zwei nebeneinander angeordnete Flachfedern von einem Rahmenholm des ersten Rahmens zu einem entsprechenden Rahmenholm des zweiten Rahmens erstrecken. Zumindest die zwei nebeneinander angeordneten Flachfedern weisen jeweils an ihrem einer Verbindungsstelle der Kontakteinrichtungen zugeordneten Bereich einen im Vergleich zu angrenzenden Bereichen der entsprechenden Flachfeder vergrößerten Stromflussquerschnitt auf. Die Erfinder haben anhand von Versuchen nachgewiesen, dass durch eine Vergrößerung des Stromflussquerschnitts der Flachfedern genau in dem Bereich, der die eigentliche Verbindungsstelle zwischen den beiden Kontakteinrichtungen darstellt, bei ansonsten gleichen Randbedingungen die Temperaturbelastung des Steckverbinders abnimmt. Entsprechend kann durch diese einfache Maßnahme der erfindungsgemäße Steckverbinder höher belastet werden und thermische Grenzwerte werden weniger schnell erreicht. Die Vergrößerung des Stromflussquerschnitts muss nur in diesem Bereich der Flachfedern stattfinden. Die verbleibenden Bereiche der Flachfedern kommen mit kleinerem Stromflussquerschnitt aus. Als Verbindungsstelle wird die „Stoßstelle“ der beiden Kontakteinrichtungen innerhalb des Steckverbinders angesehen, wobei sich die beiden Kontakteinrichtungen nicht zwingend berühren müssen. Üblicherweise liegen sich bei derartigen Verbindungen die beiden Stirnseiten der Kontaktelemente, insbesondere der Steckzungen, gegenüber. Es findet keine Überlappung der Kontaktelemente statt. Bevorzugt kann der jeweils vergrößerte Stromflussquerschnitt der mindestens zwei nebeneinander angeordneten Flachfedern mittels eines die mindestens zwei nebeneinander angeordneten Flachfedern verbindenden Querstegs ausgebildet sein. Die entsprechenden Federzungen sind in diesem Bereich mittels des Querstegs zusammenhängend ausgebildet. Insbesondere bei einer Stanzbiegekonstruktion des Kontaktelementes lässt sich ein solcher Quersteg sehr einfach erzeugen. Sofern sich der Quersteg auch an dem Verbinderhauptkörper abstützt und dieser ausreichend wärmeleitend ist, kann zusätzlich Wärme abgeführt werden. Auch eine stoffschlüssige Verbindung des Querstegs mit dem Verbinderhauptkörper ist möglich. Gemäß einer Ausführungsform kann der Quersteg eine Breite aufweisen, die im Bereich von 5 % bis 30 %, bevorzugt im Bereich von 15 % bis 20 %, der Länge der zugehörigen Flachfedern liegt. Die Länge der Flachfedern ergibt sich im Wesentlichen aus dem Abstand des ersten und zweiten Rahmens. Hierdurch wird eine beträchtl