Kontaktelementen

Die Erfindung betrifft einen Kontaktträger, welcher der Aufnahme und Fixierung sowie elektrischen Kontaktierung von Kontaktelementen dient. Gattungsgemäße Kontaktträger werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um elektrische Komponenten sicher miteinander elektrisch zu verbinden. Da infolge der Beanspruchung in Kraftfahrzeugen, gerade in Bezug auf die Sicherheit der elektrischen Verbindungen, besondere Anforderungen im Zusammenhang mit der Realisierung einer angemessenen Betriebs- und Verkehrssicherheit gestellt werden, ist es außerordentlich wichtig, die elektrischen Verbindungen auch mechanisch gegen unbeabsichtigtes und unkontrolliertes Trennen zu sichern.

Um dies zu realisieren, werden verschiedene Wege der mechanischen Kontaktierung und Sicherung eingesetzt, welche aber teilweise aufwendig konstruiert sind oder kompliziert bei der Montage sowie kostenaufwendig realisiert sind.

Gerade für mobile Anwendungen bei Kraftfahrzeugen entstehen besondere Anforderungen an die elektrische Verbindung von Kabeln über Kontaktelemente und Kontaktträger. Starke Vibrationen und teilweise hohe Temperaturen erfordern eine außergewöhnlich hohe mechanische Sicherheit der elektrischen Verbindungen, die darüber hinaus auch thermischen Belastungen standhalten müssen.

Zur Realisierung dieser hohen Anforderungen und zur Lösung der damit einhergehenden Probleme sind gesicherte mechanische Verbindungen im Stand der Technik bekannt.

Bekannt sind beispielsweise Rastverbindungen von Kontaktträgern und Kontaktelementen, welche jedoch den Sicherheitsanforderungen in verschiedener Hinsicht teilweise nicht genügen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, einen Kontaktträger zur Verfügung zu stellen, der es ermöglicht, Kontaktelemente in den Kontaktträgern mechanisch sicher zu positionieren und dabei eine einfache und komfortable Montage und eine sichere elektrische Kontaktierung der Verbindungen zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Die Erfindung besteht insbesondere darin, dass ein Kontaktträger zu einer sicheren Fixierung von Kontaktelementen derart ausgestaltet ist, dass im Kontaktträger eine in Abhängigkeit der zu verbindenden Kontaktelemente entsprechende Anzahl von Kontaktkammern ausgebildet ist, in welche die Kontaktelemente in einer y-Richtung einführbar sind. Am Kontaktelement sind Rastmittel mit einem Primärverriegelungsanschlag zur Primärverriegelung des Kontaktelements im Kontaktträger ausgebildet. Der Kontaktträger weist korrespondierend zum Primärverriegelungsanschlag des Kontaktelements eine Primärverriegelungsanschlagfläche auf. Das Kontaktelement rastet somit im Kontaktträger mittels der Rastelemente der Primärverriegelung ein.

Zur Sicherstellung der hohen Anforderungen bezüglich der mechanischen Verbindung von Kontaktelement und Kontaktträger weist der Kontaktträger zusätzlich Rastmittel mit einem Sekundärverriegelungsanschlag zur Sekundärverriegelung des Kontaktelementes im Kontaktträger auf. Die zusätzlichen Rastmittel mit dem Sekundärverriegelungsanschlag sind dabei als Teil des Kontaktträgers ausgebildet, wobei der Sekundärverriegelungsanschlag korrespondierend mit einer Sekundärverriegelungsanschlagfläche am Kontaktelement in Verbindung steht.

Konzeptionsgemäß ist das Kontaktelement im Kontaktträger somit zweifach mechanisch gegen das Lösen der Verbindung zischen Kontaktelement und Kontaktträger gesichert. Wird das Kontaktelement entgegen der y-Richtung beansprucht, so verhindern sowohl die Primärverriegelung mit Primärverriegelungsanschlag und Primärverriegelungsanschlagfläche als auch die Sekundärverriegelung mit dem Sekundärvemegelungsanschlag und der Sekundärverriegelungsanschlagfläche eine Bewegung von Kontaktträger und Kontaktelement relativ zueinander.

Besonders bevorzugt wird als Rastmittel des Kontaktelements zur Primärverriegelung eine Federzunge eingesetzt, die am Kontaktelement ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Federzunge des Kontaktelementes entgegengesetzt zu einer z-Richtung einrastend ausgebildet, wobei das Kontaktelement in der y-Richtung bis zum Einrasten der Federzunge bewegt wird.

Das zusätzliche Rastmittel des Kontaktträgers hingegen ist als ein Verriegelungselement ausgebildet, welches bei der Montage von Kontaktelement und Kontaktträger nach erfolgter Primärverriegelung aktiv bewegt wird.

Vorteilhaft ist das Verriegelungselement entgegen der Rastrichtung der Primärverriegelung in z-Richtung einrastend ausgebildet.

Das Rastmittel des Kontaktträgers ist dabei relativ zum Kontaktträger bewegbar ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Rastmittel des Kontaktträgers über eine Sollbruchstelle zum Kontaktträger an diesem angeformt und zur Sekundärverriegelung vom Kontaktträger durch Bruch lösbar ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Rastmittel zur Sekundärverriegelung irreversibel am Kontaktträger rastbar ausgebildet. Darunter ist zu verstehen, dass die Sekundärverriegelung des Verriegelungselements nach dem Einrasten nicht zerstörungsfrei lösbar mit dem Kontaktträger in diesem verbunden ist und dabei gleichzeitig das Kontaktelement derart fixiert, dass das Kontaktelement nicht aus dem Kontaktträger herausziehbar ist, auch wenn das Rastmittel des Kontaktelementes entsperrt würde. Alternativ ist das Rastmittel zur Sekundärverriegelung reversibel rastbar ausgebildet, wobei die Rastverbindung in der z-Richtung und das Lösen der Verbindung in einer x-Richtung erfolgt. Unter einer reversibel rastbaren Verbindung ist somit eine mechanische und formschlüssige Verbindung zu verstehen, welche zerstörungsfrei für die Komponenten der Verbindung lösbar ausgebildet ist. Das besondere an der Verbindung ist dabei, dass die Rastverbindung zur Fixierung in einer anderen Richtung erfolgt als die Entriegelung zur Lösung der Fixierung.

Besonders bevorzugt ist der Kontaktträger zur Aufnahme mehrerer Kontaktelemente ausgebildet.

Vorteilhaft wird der Kontaktträger mit einer Abschirmung versehen, um die Verbindung auch elektromagnetisch hinsichtlich der E MV-Kriterien abzusichern. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass der Kontaktträger aus Kunststoff ausgebildet ist. Besonders bevorzugt wird der Kontaktträger als Spritzgussteil ausgeführt.

Besonders bevorzugt wird durch die Konzeption der Kombination von Primärverriegelung und Sekundärverriegelung eine mechanische und formschlüssige Verriegelung durch zwei unabhängige Rastelemente eine diversitäre Redundanz erreicht. Der Rastvorgang der Primärverriegelung erfolgt dabei durch die Rastmittel am Kontaktelement entgegen der z-Richtung, wobei die Kraft zur Rastverbindung in der Elastizität der Rastnase des Kontaktelementes besteht, wohingegen das Rastmittel zur Sekundärverriegelung aktiv während des Montageprozesses relativ zum Kontaktträger bewegt werden muss, um den Rastvorgang auszuführen. Dabei ist hervorzuheben, dass der Rastvorgang des Verriegelungselements in z-Richtung unabhängig vom Rastvorgang der Rastnase beziehungsweise der Federzunge des Kontaktelementes und deren Rastrichtung entgegen der z-Richtung ist.

Die Sekundärverriegelung entsteht jedoch nicht durch einen zusätzlichen Rastvorgang zwischen Kontaktelement und Kontaktträger sondern durch einen Rastvorgang des Rastelements der Sekundärverriegelung, beispielsweise dem Verriegelungselement und damit einem Teilelement des Kontaktträgers, am Kontaktträger selbst. Der Rastvorgang der Sekundärverriegelung bewirkt die Fixierung des Verriegelungselements in einer Stelle, in welcher formschlüssig gleichzeitig die Stellung des Kontaktelementes verriegelt und damit fixiert wird. Der Rastvorgang des Verriegelungselements und die Verriegelung des Kontaktelementes sind somit zwei gleichzeitig eintretende aber funktionell voneinander zu trennende Vorgänge.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 : Kontaktträger in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2: Kontaktelement in perspektivischer Ansicht,

Fig. 3a, 3b, 3c, 3d: Kontaktträger und Kontaktelement in verschiedenen

Montagestadien,

Fig. 4: Kontaktträger in perspektivischer Ansicht und Schnittdarstellung mit aufgenommenem Kontaktelement in entriegelter Stellung,

Fig. 5: Kontaktträger mit aufgenommenen Kontaktelement in verriegelter Stellung,

Fig. 6: Kontaktträger in Ausgangsstellung im Längsschnitt,

Fig. 7: Kontaktträger in der Draufsicht,

Fig. 8: Detail des Kontaktträgers mit Verriegelungselement,

Fig. 9a: Kontaktträger mit aufgenommenem Kontaktelement,

Fig. 9b: wie Figur 9a mit Abschirmung des Kontaktträgers,

Fig. 10: Kontaktträger mit Entriegelung des Verriegelungselements, perspektivisch in der Draufsicht. In Fig. 1 ist ein Kontaktträger 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Kontaktträger 1 ist aus einem Kunststoff gefertigt und besteht wie dargestellt aus einem Stück. Vorzugsweise ist diese Komponente als Spritzgussteil ausgeführt. Der Kontaktträger 1 weist neben den in ihm ausgebildeten Kavitäten zur Aufnahme der nicht dargestellten Kontaktelemente ein Verriegelungselement 3 auf, welches als Rastmittel zur Sekundärverriegelung der Kontaktelemente dient und welches am Kontaktträger 1 angeformt ist. In der Herstellung ist das Verriegelungselement 3 ein Teil des Kontaktträgers 1 und wird mit diesem in einem Arbeitsgang, beispielsweise durch Spritzgießen, erzeugt. Daraus leitet sich der Vorteil ab, dass das Verriegelungselement verliersicher mit dem Kontaktträger 1 verbunden ist und bei der Montage der Verbindung mit dem Kontaktelement zwangsweise zur Verfügung steht. Ein weiterer Vorteil der dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass das Verriegelungselement 3 im Zustand der Herstellung und vor der Montage deutlich haptisch wahrnehmbar übersteht, wodurch für den Monteur ohne zusätzliche visuelle Prüfung erkennbar ist, dass die Sekundärverriegelung noch nicht stattgefunden hat. Stirnseitig weist der Kontaktträger 1 korrespondierend mit der Anzahl der aufnehmbaren Kontaktelemente Steckkontaktführungen 22 als Ausnehmungen auf, durch welche Steckkontakte in den Kontaktträger 1 und in diesem befindliche Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung eingeführt werden können.

Fig. 2 zeigt ein Kontaktelement 2, welches zur Aufnahme eines nicht dargestellten Kabels ausgebildet ist, wonach das Kontaktelement 2 in den Kontaktträger 1 gemäß Fig. 1 zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung mit weiteren Kontaktelementen 2 einführbar ist. Das Kontaktelement 2 besitzt endseitig eine Kabelfixierung 7 zur Fixierung des nicht dargestellten Kabels am Kontaktelement 2. Weiterhin ist am Kontaktelement 2 eine Federzunge 4 als Rastmittel zur Primärverriegelung von Kontaktelement 2 und Kontaktträger 1 zur Herstellung einer Rastverbindung ausgebildet. Die Federzunge 4 kragt in der Ausgangsstellung vor der Montage nach oben ab und federt durch die Elastizität des Werkstoffes während der Montage der Verbindung nach unten, bevor die Federzunge 4 nach oben einrastend zurückfedert.

An der Federzunge 4 ist ein Primärverriegelungsanschlag 5 ausgebildet, welcher in eingerasteter Stellung an einer korrespondierenden Verriegelungsanschlagfläche des Kontaktträgers anliegt und ein Herausziehen des Kontaktelements 2 aus dem Kontaktträger nach dem Einrastvorgang bestimmungsgemäß verhindert.

Weiterhin ist am Kontaktelement 2 eine Sekundärverriegelungsanschlagfläche 6 ausgebildet, an welcher das Verriegelungselement des Kontaktträgers in der Fixierungsstellung anliegt und dadurch ein Herausziehen des Kontaktelementes 2 aus dem Kontaktträger verhindert.

In den Fig. 3a, 3b, 3c und 3d ist ein Kontaktträger 1 mit Kontaktelement 2 in den verschiedenen Phasen der Montage dargestellt.

Fig. 3a zeigt den Kontaktträger 1 und das Kontaktelement 2 vor der Montage. Fig. 3b zeigt den Kontaktträger 1 mit von diesem aufgenommenem Kontaktelement 2 nach erfolgreicher Rastverbindung und Primärverriegelung zwischen Kontaktelement 2 und Kontaktträger 1 , jedoch vor der Sekundärverriegelung mittels des Verriegelungselements 3, welches sich noch in entriegelter Stellung am Kontaktträger 1 befindet und erkennbar nach oben übersteht. Das Kontaktelement ist vollständig vom Kontaktträger 1 aufgenommen und selbst nicht mehr sichtbar in dieser Darstellung.

Fig. 3c zeigt den Kontaktträger 1 mit aufgenommenen Kontaktelement 2 in der vollständig verriegelten Stellung. Dabei ist das Verriegelungselement 3 als Rastmittel zur Sekundärverriegelung in den Kontaktträger 1 hineingedrückt und verriegelt zusätzlich zur Rastverbindung der Primärverriegelung zusätzlich durch die Sekundärverriegelung durch das Verriegelungselement 3 die Stellung des Kontaktelementes 2 im Kontaktträger 1 .

Fig. 3d zeigt den in Fig. 3c abgebildeten Kontaktträger 1 perspektivisch im Schnitt, wodurch nun das Kontaktelement 2 in der dargestellten Kontaktkammer 8 sichtbar ist. In dieser Position ist das Kontaktelement 2 über eine Primär- und eine Sekundärverriegelung redundant mechanisch und formschlüssig gesichert im Kontaktträger 1 fixiert und kann nicht aus der Kontaktkammer 8 des Kontaktträgers 1 herausgezogen werden.

In Fig. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht und Schnittdarstellung des Kontaktträgers 1 gezeigt, wobei die einzelnen Elemente in ihrer Wirkverbindung dargestellt sind. Der Kontaktträger 1 weist in seinem Inneren in Längsrichtung zwei Kontaktkammern 8 auf, von denen eine im Schnitt dargestellt ist. In der Schnittdarstellung der Kontaktkammer 8 ist auch das Kontaktelement 2 in Schnittdarstellung sichtbar. Das Kontaktelement 2 wurde zuvor in Einschubrichtung 20, die auch als y-Richtung bezeichnet wird, in den Kontaktträger 1 eingeführt und in diesem mit einer Primärverriegelung verriegelt. Das Kontaktelement 2 weist stirnseitig eine Steckkontaktaufnahme 21 zur Aufnahme und elektrischen Kontaktierung von Steckkontakten und endseitig die Kabelfixierung 7 auf, welche ein nicht dargestelltes Kabel im Kontaktelement 2 hält. Das Kontaktelement 2 weist weiterhin eine Federzunge 4 auf, welche in eingerasteter Stellung als Rastmittel zur Primärverriegelung nach erfolgtem Einschub des Kontaktelementes 2 in den Kontaktträger 1 eingerastet nach oben abkragt. Der Primärverriegelungsanschlag 5 der Federzunge 4 interagiert beim Zurückziehen des Kontaktelementes 2 entgegen der Einschubrichtung 20 mit der Primärverriegelungsanschlagfläche 9 des Kontaktträgers 1 und verhindert das Herausziehen des Kontaktelementes 2 in eingerasteter Stellung.

In der dargestellten, noch nicht verriegelten Stellung des Verriegelungselements 3 ist die Sekundärverriegelungsanschlagfläche 6 des Kontaktelementes 2 sichtbar.

Fig. 5 zeigt den Kontaktträger 1 in gleicher Stellung des Kontaktelementes 2, welches bis zum Einschubanschlag 19 in y-Richtung in den Kontaktträger 1 beziehungsweise dessen Kontaktkammer 8 eingeschoben ist. Nunmehr ist im Unterschied zur Darstellung gemäß Figur 4 in Figur 5 jetzt auch das Verriegelungselement 3 als Rastmittel zur Sekundärverriegelung eingedrückt und innerhalb des Kontaktträgers 1 eingerastet. Nunmehr liegen sich korrespondierend die Sekundärverriegelungsanschlagfläche 6 des Kontaktelementes 2 und der Sekundärverriegelungsanschlag 10 des Verriegelungselements 3 gegenüber und es wird nun auch formschlüssig durch das Verriegelungselement 3 ein Herausziehen des Kontaktelementes 2 aus dem Kontaktträger 1 verhindert. Beide Verriegelungen, die Primär- und die Sekundärverriegelung, wirken unabhängig voneinander und erhöhen so die Sicherheit der mechanischen Verbindung von Kontaktträger 1 und Kontaktelement 2.

Fig. 6 zeigt den Kontaktträger 1 ohne Kontaktelement in der Seitenansicht im Längsschnitt. Die Kavität der Kontaktkammer 8 ist dabei angeschnitten und es wird die Primärverriegelungsanschlagfläche 9 des Kontaktträgers 1 sowie die Rastnase 12 des Kontaktträgers 1 für die Rastverbindung des Verriegelungselements 3 im Kontaktträger 1 in verriegelter Stellung sichtbar. Das Verriegelungselement 3 ist wie dargestellt am Kontaktträger 1 ausgeformt und über im dargestellten Fall zwei Sollbruchstellen 14 mit dem Kontaktträger 1 verbunden. Das Verriegelungselement 3 ist als ein Bestandteil des Kontaktträgers 1 ausgebildet, welches zur Verriegelung an den Sollbruchstellen 14 beim Prozess der Aktivierung der Verriegelung vom Kontaktträger 1 getrennt wird. Im Verriegelungselement 3 ist weiterhin eine Hinterschneidung 13 ausgebildet, in welche die Rastnase 12 des Kontaktträgers 1 eingreift und eine Rückbewegung des Verriegelungselements 3 entgegen der Rastrichtung, der z- Richtung 11 , verhindert. Bei entsprechender seitlicher Begrenzung des Verriegelungselements 3 ist durch die Ausgestaltung von Rastnase 12 und die Hinterschneidung 13 eine irreversible Verbindung des Verriegelungselements 3 im Kontaktträger 1 im eingerasteten Zustand entstanden, welche nicht zerstörungsfrei rückgängig gemacht werden kann. Die Steckkontaktführung 22 ist als Durchbrechung der Seitenwand dargestellt und ermöglicht die Positionierung der nicht dargestellten Steckkontakte im Kontaktträger 1 .

In Fig. 7 ist der Kontaktträger 1 in der Draufsicht mit dem Verriegelungselement 3 dargestellt.

Fig. 8 zeigt ein Detail aus Figur 7, wobei am Kontaktträger 1 im Unterschied zur Beschreibung zu Fig. 6 ein Entriegelungsanschlag 18 in x-Richtung versetzt ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung handelt es sich um eine alternative Ausführungsform, bei welcher die irreversible Rastverbindung des Verriegelungselements 3 im Kontaktträger 1 reversibel ausgebildet ist. Dabei wird das Verriegelungselement 3 für die Entriegelung der Sekundärverriegelung des Kontaktelementes 2 in Richtung des Entriegelungsanschlags 18 geführt, wodurch die Sekundärverriegelungsanschlagfläche des Kontaktelementes freigegeben wird.

In Fig. 9a ist ein Kontaktträger 1 mit aufgenommenen Kontaktelement dargestellt, wobei das Kontaktelement ein Kabel 16 mit in diesem Falle zwei Adern aufnimmt. In Fig. 9b ist eine besondere Ausgestaltung gezeigt, wonach der Kontaktträger 1 gemäß Fig. 9a nunmehr mit einer Abschirmung 17 ummantelt ist, um elektromagnetische Störungen zu vermeiden und die elektromagnetische Verträglichkeit zu verbessern. In Fig. 10 ist die Entriegelung der Kontaktelemente 2 im Kontaktträger 1 durch das Bewegen des Verriegelungselements 3 in Entriegelungsrichtung 15, die auch als x-Richtung bezeichnet wird, in der Draufsicht auf den perspektivisch dargestellten Kontaktträger 1 gezeigt.

Zusammengefasst besteht die Wirkungsweise von Kontaktträger 1 und Kontaktelement 2 darin, dass Kontaktelemente 2 in die Kontaktkammer 8 eingeschoben werden, wobei am Ende der Einschubbewegung selbsttätig eine Primärverriegelung der Kontaktelemente 2 in der Kontaktkammer 8 durch Einrasten der Federzunge 4 erfolgt. Durch das zusätzliche Aktivieren der Sekundärverriegelung mittels des Verriegelungselements 3 ist die Position der Kontaktelemente 2 in dem Kontaktträger 1 zusätzlich gesichert. Das Koordinatensystem der Bewegungen ist dahingehend definiert, dass die Einschubrichtung 20 der y-Richtung entspricht, in welcher die Kontaktelemente 2 in den Kontaktträger 1 eingeführt werden. Somit ist dies auch die Montagerichtung. Beim Einführen des Kontaktelements 2 in den Kontaktträger 1 wird die Federzunge 4 des Kontaktelements 2 in Rastrichtung 11 , der z- Richtung, durch die Form der Kontaktkammer 8 heruntergedrückt, wonach durch die entsprechende Ausbildung der Kavität der Kontaktkammer 8 ein Rückfedern und damit Einrasten der Federzunge 4 in den Kontaktträger 1 entgegen der z-Richtung 11 erfolgt, womit die Primärverriegelung selbsttätig realisiert ist. Die x-Richtung innerhalb des Bewegungskoordinatensystems ist die Entriegelungsrichtung 15 für das Verriegelungselement im Falle der reversiblen Entriegelung des Verriegelungselements 3. Dabei ist das Verriegelungselement 3 in x-Richtung so weit verschiebbar, dass das Kontaktelement 2 freigegeben wird. Im Ergebnis wird durch die Ausgestaltung des Kontaktträgers 1 und des Kontaktelements 2 eine Primär- und Sekundärverriegelung der beiden Komponenten miteinander ermöglicht, welche eine angemessene, sichere, mechanische und formschlüssige Verbindung zur Sicherstellung einer elektrischen Verbindung darstellt. Bezugszeichenliste

1 Kontaktträger

2 Kontaktelement

3 Verriegelungselement, Rastmittel zur Sekundärverriegelung

4 Federzunge, Rastmittel zur Primärverriegelung,

5 Primärverriegelungsanschlag

6 Sekundärverriegelungsanschlagfläche

7 Kabelfixierung

8 Kontaktkammer

9 Primärverriegelungsanschlagfläche

10 Sekundärverriegelungsanschlag

11 Rastrichtung, z-Richtung

12 Rastnase, Rastmittel zur Sekundärverriegelung

13 Hinterschneidung

14 Sollbruchstelle

15 Entriegelungsrichtung, x-Richtung

16 Kabel

17 Abschirmung

18 Entriegelungsanschlag in x-Richtung

19 Einschubanschlag in y-Richtung

20 Einschubrichtung, y-Richtung

21 Steckkontaktaufnahme

22 Steckkontaktführung