Die Erfindung betrifft einen Kontaktstift für eine Crimpverbindung, eine Crimpverbindung mit einem solchen Kontaktstift sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Crimpverbindung.

Elektrische Leiter werden an ihren Endabschnitten häufig mit Kontaktelementen ausgestattet, wie zum Beispiel Aderendhülsen, Kabelschuhen oder dergleichen. Um derartige Kontaktelemente mit einem jeweils zugeordneten Endabschnitt eines Leiters zu verbinden, werden häufig Crimpverbindungen eingesetzt. Crimpverbindungen sind einfach und kostengünstig herstellbar, der lediglich ein Verpressen des betreffenden Leiterendes mit dem zugeordneten Crimpkontakt erfolgt.

Bekannt sind beispielsweise sogenannte B-Crimps, die im fertig verpressen Zustand der Form des Buchstabens „B“ ähneln. Ein solcher B-Crimp hat zwei Laschen, zwischen denen ein betreffendes Leiterende eingelegt wird, wobei die beiden Laschen während des Crimpvorgangs nach innen umgeschlagen werden.

Elektrische Leiter, deren Leiterinneres ein mehrdrähtiges Litzenpaket aufweist, sind besonders gut zum Herstellen von Crimpverbindungen mit einem B-Crimp geeignet, da sich die benachbarten Litzen in einfacher Weise verdrängen und zusammen mit den Laschen plastisch verformen lassen. Derartige Crimpverbindungen mit mehrdrähtigen Litzenpaketen ermöglichen eine gasdichte Verbindung, sodass die von dem Crimpkontakt umschlossenen Litzen vor Umgebungseinflüssen geschützt und dicht gepackt sind. Insbesondere sind zwischen den Litzen und dem Crimpkontakt im Wesentlichen keine Zwischenräume oder Hohlräume gebildet.

Starre Leiter, die eindrahtig gebildet sind und statt eines mehrdrähtigen Litzenpakets einen einzelnen Vollquerschnitt aufweisen, sind im Vergleich dazu weniger gut zur Herstellung von Crimpverbindungen mit einem B-Crimp geeignet. Einerseits lässt sich das Material des Vollquerschnitts weniger gut verdrängen und an die umgeformte Kontur der Laschen des Crimpkontakts anpassen. Andererseits weist das Material des Vollquerschnitts im Wesentlichen keinerlei elastischen Federeigenschaften auf, sodass beim teilweisen Rückfedern der Laschen des Crimpkontakts Hohlräume zwischen dem Crimpkontakt und dem starren Leiter entstehen können. Derartige starre Leiter können auch als Kontaktstift bezeichnet werden. Fig. 1A zeigt einen Querschnitt einer Crimpverbindung gemäß dem Stand der Technik, mit einem Crimpkontakt 2, der ein B-Crimp ist, wobei der Crimpkontakt 2 mit einem mehrdrähtigen Litzenpaket 4 vercrimpt ist. In Fig. 1A ist gut zu erkennen, dass die Crimpverbindung der Form des Buchstaben „B“ ähnelt. Einzelne Litzen 6 des Litzenpakets 4 sind dicht gepackt und enganliegend an die Kontur umgeformter Laschen 8 des Crimpkontakts 2 angepasst. Zwischen den einzelnen Litzen 6 und den Laschen 8 sind im Wesentlichen keine Hohlräume gebildet und die Litzen 6 sind umfangsseitig vollständig von den Laschen 8 des Crimpkontakts 2 eingefasst.

Demgegenüber zeigt Fig. 1B einen Querschnitt einer Crimpverbindung gemäß dem Stand der Technik, mit einem Crimpkontakt 10, der ein B-Crimp ist, in Verbindung mit einem starren, eindrahtig gebildeten Leiter 12 mit Vollquerschnitt, d.h. einem Kontaktstift. Dieses Beispiel zeigt eine fehlerhafte Crimpverbindung.

Die fehlerhafte Crimpverbindung gemäß Fig. 1B ist im Vergleich zum voranstehend mit Bezug zu Fig. 1A beschriebenen Beispiel stark asymmetrisch ausgebildet, wobei insbesondere die Lasche 14 des Crimpkontakts 10 nur teilweise umgeformt worden ist und stirnseitig auf der benachbarten Lasche 16 Crimpkontakts 10 aufsitzt. Zudem ist zwischen der Lasche 16 und dem Leiter 12 ein Hohlraum H gebildet, der aus einem Rückfedern der Lasche 16 nach dem Fertigstellen der Crimpverbindung resultiert. Das starre Leitermaterial des Vollquerschnitts kann diesem Rückfedern nicht folgen, sodass der gezeigte Hohlraum H entsteht.

Fig. 1C zeigt eine weitere fehlerhafte Crimpverbindung gemäß dem Stand der Technik, wobei lediglich eine der Laschen 18, 20 den betreffenden eindrahtigen, starren Leiter 22 umschließt und wiederum Hohlräume H zwischen den Laschen 18, 20 und dem Leiter 22 gebildet sind.

Fig. 1D zeigt eine fehlerfreie Crimpverbindung eines eindrahtigen, starren Leiters 24 mit einem B-Crimp 26, wobei eine symmetrische Form ohne Hohlräume erreicht worden ist.

Elektrische Leiter, die ein mehrdrähtiges Litzenpaket aufweisen, lassen sich daher üblicherweise in einfacher und zuverlässiger Weise crimpen, wie in Fig. 1A gezeigt. Für elektrische Leiter, die eindrahtig gebildet sind bzw. einen Vollquerschnitt aufweisen, besteht ein erhöhtes Risiko, dass eine Crimpverbindung fehlerhaft hergestellt wird, wie in den Fig. 1 B und 1C verdeutlicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Kontaktstift für eine Crimpverbindung, eine Crimpverbindung mit einem solchen Kontaktstift sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Crimpverbindung anzugeben, die ein zuverlässiges Crimpen ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachstehenden Beschreibung angegeben.

Erfindungsgemäß wird ein Kontaktstift für eine Crimpverbindung angegeben, wobei der Kontaktstift zumindest in einem Längenabschnitt ein Vollprofil aufweist und eindrahtig gebildet ist, wobei der Kontaktstift zumindest in einem Längenabschnitt einen Leiterquerschnitt aufweist, der spiegelsymmetrisch zu einer eine Längsachse aufweisenden Ebene ausgebildet ist, wobei der Kontaktstift einen Verbindungsabschnitt aufweist, der zum Aufnehmen eines Crimpkontakts vorgesehen ist, und wobei an dem Verbindungsabschnitt Ausnehmungen zur Aufnahme von Crimplaschen ausgebildet sind, in dem der Verbindungsabschnitt in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse betrachtet, zweiseitig zur Längsachse hin verjüngt ausgeführt ist.

Dadurch, dass der Verbindungsabschnitt im Bereich der Ausnehmungen zweiseitig zur Längsachse hin verjüngt ausgeführt ist, kann zuverlässig eine definierte Crimpverbindung erzeugt werden. Denn aufgrund der Ausnehmungen, im Bereich derer die Laschen des Crimpkontakts während des Crimpvorgangs anliegen, und durch die verjüngte Form, kann sichergestellt werden, dass die Laschen des Crimpkontakts zuverlässig plastisch in ihre vorgesehene Endlage verformt werden können.

Wenn vorliegend davon gesprochen wird, dass der Verbindungsabschnitt in dem Querschnitt senkrecht zur Längsachse betrachtet, zweiseitig zur Längsachse hin verjüngt ausgeführt ist, so bedeutet dies insbesondere, dass der Querschnitt lokal im Bereich der Längsachse einen reduzierten Durchmesser aufweist bzw. beispielsweise nach Art einer Sanduhr geformt ist. Mit anderen Worten weist der Verbindungsabschnitt, in dem Querschnitt senkrecht zur Längsachse betrachtet, insbesondere eine Einschnürung bzw. einen dünnen Mittelsteg bzw. Mittelabschnitt auf, der zweiseitig an einander abgewandten Enden in jeweils im Vergleich zum Mittelsteg dickere Seitenstege übergeht.

Der Kontaktstift weist keine Mehrzahl von Litzen bzw. kein Litzenpaket auf. Der Kontaktstift ist kein Litzenleiter.

Wenn im vorliegenden Text von einem Crimpkontakt gesprochen wird, so kann es sich dabei insbesondere um einen B-Crimp handeln, der im gecrimpten Zustand, in einem Querschnitt betrachtet, näherungsweise die Form des Buchstaben „B“ aufweist. Ein solcher Crimpkontakt ist vor dem Crimpen im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen U- förmig ausgebildet und weist zwei Laschen auf, die beim Crimpen jeweils nach innen in Richtung der Längsachse des Kontaktstifts umgebogen werden.

Der Verbindungsabschnitt kann, in dem Querschnitt senkrecht zur Längsachse betrachtet, punktsymmetrisch zur Längsachse ausgebildet sein. Demnach kann eine Crimpverbindung unabhängig von der Orientierung des Kontaktstifts zuverlässig hergestellt werden. D. h. es kommt nicht darauf an, ob der Kontaktstift mit seiner Oberseite oder mit seiner Unterseite in den Crimpkontakt eingelegt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass die Form der Ausnehmungen, in dem Querschnitt senkrecht zur Längsachse betrachtet, durch Übergangsradien definiert ist, wobei Übergangsradien einen Übergang von leiteräußeren, verdickten Bereichen hin zur jeweiligen Ausnehmung definieren.

Ein zentraler, konkaver Verbindungsradius kann im Bereich einer jeweiligen Ausnehmung jeweils zweiseitig in einen konvexen Übergangsradius übergehen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt im Bereich der Ausnehmungen eine bikonkave Form aufweist.

Der Querschnitt kann daher im Bereich der Ausnehmungen lokal geschwächt bzw. dünner ausgeführt sein, um einen Materialfluss während der plastischen Verformung beim Crimpen vorzugeben. So wird der Querschnitt aufgrund der gegenläufigen Bewegungen der Crimplaschen im Bereich der Ausnehmungen gestreckt und fließt in den an den Crimpverbinder angrenzenden Bereichen in zwischen dem Crimpverbinder und dem Kontaktstift gebildete Hohlräume, um eine spaltfreie, gasdichte Crimpverbindung zu erzeugen. Insbesondere kann durch die Querschnittsform des Verbindungsabschnitts ein seitliches, oberflächliches Abgleiten einer Lasche des Crimpkontakts von dem Querschnitt des Kontaktstifts vermieden werden, wie eingangs mit Bezug zu Fig. 1C beschrieben.

Die Begriffe Crimpverbinder und Crimpkontakt werden im vorliegenden Text synonym verwendet.

Der Kontaktstift kann im Bereich des Verbindungsabschnitts ein Vollprofil aufweisen und eindrahtig gebildet sein. Beispielsweise kann der gesamte Kontaktstift ein Vollprofil aufweisen und eindrahtig gebildet sein. So können einerseits gute Crimpeigenschaften und andererseits ein großer durchgehender Leiterquerschnitt erreicht werden.

Der Verbindungsabschnitt kann, in dem Querschnitt senkrecht zur Längsachse betrachtet, einen Schlitz aufweisen. Der Schlitz kann zur definierten Anlage von Laschen des Crimpverbindung vorgesehen sein, sodass die Laschen während der plastischen Verformung in den Schlitz eingreifen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass beide Laschen während des Herstellens der Crimpverbindung vollständig in die vorgesehene Endlage umgeformt werden, um eine möglichst symmetrische Crimpverbindung zu erzeugen.

Die Tatsache, dass der Verbindungsabschnitt einen Schlitz aufweisen kann, schließt nicht aus, dass der Verbindungsabschnitt, in dem Querschnitt senkrecht zur Längsachse betrachtet, zur Längsachse hin verjüngt ausgeführt ist. Vielmehr sind auch bei vorhandenem Schlitz weiterhin Ausnehmungen gebildet, die zur Längsachse hin verjüngt sind, wobei diese Ausnehmungen lediglich durch den Schlitz unterbrochen sind.

Die Ausnehmungen können Prägungen sein. D. h., dass die Ausnehmungen durch plastische Verformung eines Vollprofils hergestellt worden sein können. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Kontaktstift zweiseitig auf einander abgewandten Seiten geprägt worden ist, um die in Richtung der Längsachse verjüngten Ausnehmungen an dem Kontaktstift auszubilden.

Die Erfindung betrifft weiter eine Crimpverbindung mit einem Kontaktstift, der in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet ist und mit einem Crimpkontakt. Der Crimpkontakt kann in voranstehend beschriebene Weise als B-Crimp ausgeführt sein. Es kann vorgesehen sein, dass Crimplaschen des Crimpkontakts aneinander anliegen und der Kontaktstift auf Höhe der Crimplaschen gasdicht von den Crimplaschen umschlossen ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zwischen den Crimplaschen und dem Kontaktstift keine Hohlräume oder Spalte gebildet sind bzw. dass der Crimpkontakt und seine Crimplaschen spaltfrei an dem Kontaktstift anliegen. So kann eine besonders haltbare Crimpverbindung mit zuverlässiger elektrischer Kontaktierung angegeben werden.

Die Crimplaschen des Crimpkontakts können aneinander anliegen und der Kontaktstift kann auf Höhe der Crimplaschen gasdicht von den Crimplaschen umschlossen sein.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Crimplaschen in Längsrichtung des Kontaktstifts betrachtet nicht versetzt zueinander sondern auf gleicher Höhe angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Crimpverbindung, mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Kontaktstifts; Bereitstellen eines Crimpkontakts; Herstellen der Crimpverbindung, wobei insbesondere Crimplaschen des Crimpkontakts aneinander anliegen und der Kontaktstift auf Höhe der Crimplaschen gasdicht von den Crimplaschen umschlossen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1A eine schematische Darstellung einer Crimpverbindung gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 1B eine schematische Darstellung einer Crimpverbindung gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 1C eine schematische Darstellung einer Crimpverbindung gemäß dem Stand der Technik, Fig. 1D eine schematische Darstellung einer Crimpverbindung gemäß dem Stand der Technik,

Fig 2A eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktstifts in einer Draufsicht,

Fig 2B eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 2A in einer Seitenansicht,

Fig 2C eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 2A in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 2D eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 2A in einem Querschnitt,

Fig. 2E eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 2A in einem Querschnitt mit einem Crimpkontakt,

Fig 3A eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktstifts in einer Draufsicht,

Fig 3B eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 3A in einer Seitenansicht,

Fig 3C eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 3A in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 3D eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 3A in einem Querschnitt,

Fig. 3E eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 3A in einem Querschnitt mit einem Crimpkontakt,

Fig 4A eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktstifts in einer Draufsicht, Fig 4B eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 4A in einer Seitenansicht,

Fig 4C eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 4A in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 4D eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 4A in einem Querschnitt,

Fig. 4E eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts aus Fig. 4A in einem Querschnitt mit einem Crimpkontakt,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Crimpkontakts in einer perspektivischen Ansicht.

Fig. 2A zeigt einen erfindungsgemäßen Kontaktstift 100 für eine Crimpverbindung in einer Draufsicht. Zur besseren Nachvollziehbarkeit der nachstehenden Ausführungen wird ein kartesisches Koordinatensystem x, y, z eingeführt. Eine Längsachse L des Kontaktstifts 100 verläuft parallel zur x-Achse des kartesischen Koordinatensystems.

Der Kontaktstift 100 weist in einem Längenabschnitt 110 ein Vollprofil auf und ist eindrahtig gebildet. Der Kontaktstift 100 weist einen Verbindungsabschnitt 120 auf, der zum Aufnehmen eines Crimpkontakts vorgesehen ist, wobei an dem Verbindungsabschnitt 120 Ausnehmungen 130 zur Aufnahme von Crimplaschen des Crimpkontakts ausgebildet sind.

Fig. 2B zeigt den Kontaktstift 100 in einer Seitenansicht. Fig. 2C zeigt den Kontaktstift 100 in einer perspektivischen Ansicht von oben.

Fig. 2D zeigt den Kontaktstift 100 in einem Querschnitt entsprechend der in Fig. 2A eingezeichneten Schnittebene ll-D - ll-D, wobei diese Schnittebene parallel zu einer von der y-Achse und der z-Achse aufgespannten Ebene verläuft und damit senkrecht zur Längsachse L orientiert ist. Der Querschnitt bzw. Leiterquerschnitt des Kontaktstifts 100 senkrecht zur Längsachse ist vorliegend in jedem Längenabschnitt 110, 120 sowohl spiegelsymmetrisch zu einer von der x-Achse und der y-Achse aufgespannten Symmetrieebene ausgestaltet und ist zudem punktsymmetrisch zur Längsachse L ausgebildet.

Die Form der Ausnehmungen 130 ist durch Übergangsradien R1 definiert, wobei die Übergangsradien R1 einen Übergang von leiteräußeren verdickten Bereichen 140 hin zur jeweiligen Ausnehmung 130 definieren, die einen schmaleren mittleren Bereich 150 begrenzen, der zweiseitig von den verdickten Bereichen 140 eingefasst wird.

Vorliegend geht jeweils ein zentraler, konkaver Verbindungsradius R2 im Bereich einer jeweiligen Ausnehmung 130 zweiseitig in den jeweils zugeordneten konvexen Übergangsradius R1 über, wobei der Querschnitt im Bereich der Ausnehmungen 130 bzw. in dem schmaleren mittleren Bereich 150 eine bikonkave Form aufweist.

Dementsprechend weist der Querschnitt in den verdickten Bereichen 140 eine bikonvexe Form auf. Mit anderen Worten weist der mittlere Bereich 150 eine geringere, senkrecht zur Längsachse L gemessene Dicke D1 auf als die senkrecht zur Längsachse L gemessene Dicke D2 der leiteräußeren Bereiche 140.

Die Ausnehmungen 130 sind vorliegend Prägungen, die durch Prägen des Kontaktstifts 100 hergestellt worden sind. Eine äußere Mantelfläche 160 des Kontaktstifts 100 ist glatt, d. h. ohne Kanten oder scharfe Übergänge gebildet, um den Crimpvorgang zu begünstigen. Insbesondere gehen die Radien R1 und R2 sprungfrei ineinander über.

Fig. 2E zeigt den Kontaktstift 100 mit einem Crimpkontakt 200 vor der plastischen Verformung des Leiterquerschnitts des Kontaktstifts 100. Wie in Fig. 2E zu erkennen, schmiegen sich Crimplaschen 210, 220 bündig an die äußere Mantelfläche 160 des Kontaktstifts 100 an und greifen mit ihren Endabschnitten in die Ausnehmungen 130 ein. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass beim weiteren Verformen und Umbiegen der Crimplaschen 210, 220 das Material des Kontaktstifts 100 in die gezeigten Hohlräume H fließt und diese im Wesentlichen vollständig ausfüllt. Auf diese Weise kann im fertig gecrimpten Zustand eine Crimpverbindung analog zu Fig. 1D hergestellt werden.

Die Figuren 3A bis 3E zeigen einen weiteren erfindungsgemäßen Kontaktstift 300. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zu dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eingegangen, wobei gleichen Merkmalen gleiche Bezugszeichen zugeordnet werden.

Der Kontaktstift 300 unterscheidet sich dadurch von dem Kontaktstift 100, dass der Kontaktstift 300 eine rechteckigere Grundform aufweist, wie in den Figuren 3D und 3E zu erkennen. So weisen die leiteräußeren, dickeren Bereiche 140 Eckenradien R3 auf, die kleiner sind, als die Übergangsradien R1. Während die Bereiche 140 des Kontaktstifts 100 eine rundliche Form haben, weisen die Bereiche 140 des Kontaktstifts 300 eine kastenförmige Gestalt auf.

Die Figuren 4A bis 4E zeigen einen weiteren erfindungsgemäßen Kontaktstift 400. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zu dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eingegangen, wobei gleichen Merkmalen gleiche Bezugszeichen zugeordnet werden.

Der Kontaktstift 400 unterscheidet sich dadurch von dem Kontaktstift 300, dass der Kontaktstift 400 einen Schlitz 410 aufweist, wie in den Figuren 4D und 4E zu erkennen.

Die leiteräußeren, dickeren Bereiche 140 sind daher durch den Schlitz 410 voneinander separiert. Der Kontaktstift 400 ist in dem Verbindungsabschnitt 120 daher abschnittsweise zweitdrahtig gebildet. Trotz der zweitdrahtigen Ausgestaltung ist der Leiterquerschnitt insgesamt weiterhin zweiseitig zur Längsachse L hin verjüngt ausgeführt da der Querschnitt ausgehend von den Übergangsradien R3 zur Mitte, d. h. zur Längsachse L hin, abnimmt bzw. reduziert wird.

Fig. 5 zeigt den Crimpkontakt 200 mit seinen Crimplaschen 210, 220 in einer perspektivischen Ansicht vor dem Crimpen.

2 Crimpkontakt

4 Litzenpaket

6 Litze

8 Crimplasche / Lasche

10 Crimpkontakt

12 Leiter mit Vollquerschnitt / Kontaktstift

14 Crimplasche / Lasche

16 Crimplasche / Lasche

18 Crimplasche / Lasche

20 Crimplasche / Lasche

22 Leiter mit Vollquerschnitt / Kontaktstift

24 Leiter mit Vollquerschnitt / Kontaktstift

26 Crimpkontakt

100 Kontaktstift

110 Längenabschnitt

120 Verbindungsabschnitt

130 Ausnehmungen

140 leiteräußerer Bereich

150 mittlerer Bereich

160 Mantelfläche

200 Crimpkontakt / Crimpverbinder

210 Crimplasche / Lasche

220 Crimplasche / Lasche

300 Kontaktstift

400 Kontaktstift

D1 Dicke

D2 Dicke

H Hohlraum

L Längsachse

R1 Radius

R2 Radius

R3 Radius x Achse y Achse z Achse