Hintergrund der Erfindung
[0001] Die Erfindung betrifft einen Steckerstift zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes
zwischen einer Netzanschlusslitze eines Steckerkabels und einem Steckdosenkontakt,
wobei der Steckerstift ein Verbindungsende zur elektrischen Verbindung mit der Netzanschlusslitze
und einen vom Verbindungsende zu einem steckdosenseitigen Kontaktende führenden elektrisch
leitenden Mittelbereich aufweist, und wobei das Verbindungsende als hohles Crimpende
ausgebildet ist.
[0005] Steckerbrücken, wie sie etwa in
DE 10 2009 049 369 B4 beschrieben sind, werden insbesondere in Großbritannien und im englischsprachigen
Raum verwendet. Das besondere Merkmal dieser Stecker liegt darin, dass der Erdleiterstift
als mechanische Entriegelung beim Einstecken des Gerätesteckers in die Steckdose des
Strom- bzw. Spannungsversorgungsnetzes dient. Dieser Erdleiterstift ist länger ausgebildet
als die Phasen- und Nulleiterstifte, und erst mit dem Einstecken dieses Erdleiterstiftes
ist es möglich, dass auch die beiden anderen Stifte funktionsgerecht eingeführt werden
können.
[0006] Diese und ähnliche Steckerbrücken werden bei der Produktion von Gerätesteckern in
großen Stückzahlen verbaut. Da sich auf dem stark umkämpften Markt bereits relativ
kleine Preisunterschiede erheblich auf die Konkurrenzfähigkeit auswirken, haben Entwicklungen
zur Einsparung von Kosten bzw. Material in diesem technischen Gebiet einen besonders
großen Stellenwert.
[0007] Ausgehend von normgerechten Konstruktionen, wie sie in
DE 198 01 896 C1 und
DE 100 51 348 C2 beschrieben sind, wurde unter anderem versucht, durch das Anfräsen und mit Kunststoff
auffüllen der ansonsten massiven Steckerstifte, Material einzusparen, wie etwa in
DE 10 2007 009 422 A1 gezeigt. Diese Methode der Materialeinsparung wirkt sich jedoch wegen der aufwändigen
Bearbeitung nachteilig auf die Produktionsgeschwindigkeit und damit letztlich auch
auf die Herstellungskosten aus. Während für die massiven Steckerstifte Produktionszahlen
von etwa 80 bis 100 Stück pro Minute erreicht werden, sind es für die gefrästen Steckerstifte
nur noch 60 bis 80 Stück pro Minute.
[0008] In
DE 43 14 195 A1 wird ein Steckerstift beschrieben, der aus einem gerollten Blechstreifen geformt
ist. Das Innere des Steckerstifts kann auch mit Kunststoff ausgegossen werden. Auf
diese Weise können aber nur runde Stiftformen hergestellt werden.
[0009] In der
DE 10 2009 049 369 B4 ist eine Steckerbrücke mit Faltstiften beschrieben, die beim Umspritzen ihre endgültige
äußere Form erhalten. Insbesondere wird hier viel Material eingespart. Allerdings
weisen die Einführschrägen der Steckerstifte bedingt durch den Faltungsprozess an
den Schmalseiten der Stifte Lücken auf, die beim Umspritzen dann mit Kunststoff aufgefüllt
werden. Derartige Kunststoffeinlagerungen können sich aber in Extremsituationen bei
hohen Strömen und hohen Temperaturen als nachteilig erweisen. Zudem ist an diesen
Stellen auch keine Kontaktierung möglich. Daher sind solche Steckerstifte etwa in
Großbritannien nicht mehr zugelassen. Diese Probleme werden behoben durch die in
DE 10 2009 052 950 B4 oder in
DE 10 2011 103 104 B4 beschriebenen Steckerbrücken.
[0011] So muss etwa beim Vercrimpen der Netzanschlusslitze des Steckerkabels im Verbindungsende
akribisch darauf geachtet werden, dass die Vercrimpung auf jeden Fall kunststoffffuiddicht
ausgeführt wird, so dass ein flüssigkeitsdichter Pfropfen den Hohlkanal des Steckerstifts
abschließt. Sonst ist nämlich beim Vergießen des Steckerstifts in die aus thermoplastischem
Material aufgebaute Grundplatte der Steckerbrücke ein Eindringen des -zu diesem Zeitpunkt
flüssigen- Kunststoffs in das Innere des Hohistifts zu befürchten, was unbedingt vermieden
werden muss. Leider ist dies bei einem niederpreisigen Massenartikel wie dem in Frage
stehenden Steckerstift in einem industriellen Maßstab, zumindest ohne erhebliche zusätzliche
und damit selbstverständlich kostentreibende Qualitätssicherungsmaßnahmen, nicht zu
garantieren.
[0012] Ein weiterer erheblicher Nachteil des Steckerstifts nach diesem Stand der Technik
liegt darin, dass er gerade in dem mechanisch besonders stark beanspruchten Mittelbereich
aufgrund der vorgeschlagenen hohlen Ausbildung des Mittelbereichs und der deshalb
relativ dünnen Wandstärke nicht mit der erforderlichen Sicherheit den vorgeschriebenen
Festigkeitsanforderungen genügt.
[0013] Zwar wird im oben diskutierten Stand der Technik die - zusätzliche - Ausbildung eines
Torsions- und/oder Ausziehschutzes durch Vorsehen einer Verdickung am Außenumfang
des Mittelbereichs, wo der Steckerstift im Steckerbrücken-Grundkörper sitzen soll,
angeregt. Diese Verdickung soll dann auch eine Profilierung durch Rändelung, Eintiefung
und/oder Einprägung erhalten und verstärkt natürlich lokal den hohlen Mittelbereich,
da dieser durch die Verdickung eine größere Wandstärke erhält. Allerdings ist dies
offensichtlich wiederum nur durch erhöhten Materialeinsatz beim Steckerstift "erkauft",
was ja dem erklärten Ziel dieses Standes der Technik diametral zuwider läuft. Außerdem
wirken sich die dadurch notwendig werdenden zusätzlichen Fertigungsschritte zweifelsohne
ungünstig auf die Herstellungskosten des Steckerstifts aus.
Aufgabe der Erfindung
[0014] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, einen gattungsgemäßen Steckerstift
mit den eingangs beschriebenen technischen Merkmalen durch möglichst einfache technische
Mitteln unaufwändig und kostengünstig sowie ohne Einsatz zusätzlicher Teile dahin
gehend zu verbessern, dass weiterhin bei der Herstellung in erheblichem Maße Material
und damit insbesondere Gewicht und Kosten eingespart werden können, wobei der Steckerstift
aber in seinem Mittelbereich, wo er in die Kunststoff-Grundplatte einer Steckerbrücke
eingebaut ist/wird, gegenüber den bekannten, insbesondere fließgepressten Hohlstiften
erheblich mechanisch verstärkt ist und darüber hinaus beim Eingießen des Steckerstifts
in die Grundplatte der Steckerbrücke die Gefahr von in die Hohlräume des Steckerstifts
eindringendem flüssigem Kunststoff oder Feuchtigkeit aufgrund der vorherrschenden
Umgebungsatmosphäre mit absoluter Sicherheit vermieden wird.
Kurze Beschreibung der Erfindung
[0015] Diese - technisch recht anspruchsvolle - Aufgabe wird erfindungsgemäß auf ebenso
verblüffend einfache wie überraschend wirkungsvolle Weise dadurch gelöst, dass das
Verbindungsende und zumindest ein Teil des steckdosenseitigen Kontaktendes hohl durch
Umformung, insbesondere durch Tiefziehen oder in Fließpressumformung, der Mittelbereich
hingegen durch konzentrisches Verpressen, Rollieren oder Verjüngen von Wandteilen
des Mittelbereichs radial zur Achse kunststofffluiddicht und zumindest abschnittsweise
massiv ohne durchgängigen Hohlraum zwischen Verbindungsende und steckdosenseitigem
Kontaktende ausgebildet sind.
[0016] Die vorliegende Erfindung schlägt also das genaue Gegenteil von dem vor, was der
eingangs zitierte Stand der Technik nach den Druckschriften
WO 2009/021491 A2,
DE 20 2007 018 665 U1,
DE 10 2007 039 324 A1,
DE 10 2007 038 219 B3,
DE 20 2008 014 774 U1 und
DE 10 2007 062 500 A1 lehrt:
Anstelle eines hohl gestalteten Mittelbereichs verlangt die erfindungsgemäße Lehre
einen durch konzentrisches Verpressen, Rollieren oder Verjüngen von Wandteilen des
Mittelbereichs radial zur Achse zumindest teilweise massiven, kunststofffluiddicht
gestalteten Mittelbereich des Steckerstifts, bei welchem im Gegensatz zu dem etwa
in WO 2009/021491 A2 beschriebenen Steckerstift eben gerade kein durchgängiger Hohlraum zwischen Verbindungsende
und steckdosenseitigem Kontaktende ausgebildet ist, sondern der Mittelbereich des
erfindungsgemäßen Steckerstifts ist massiv ausgebildet, was gerade in diesem mechanisch
besonders stark beanspruchten Bereich zu einer wesentlichen Erhöhung der Festigkeit
führt. Lediglich das Verbindungsende und zumindest ein Teil des steckdosenseitigen
Kontaktendes sind erfindungsgemäß durch Umformung - aus einem ursprünglich massiven
metallenen Rohling - hohl gestaltet, wie weiter unten im Detail erläütert wird. Ob
diese Umformung nun insbesondere durch Tiefziehen, durch Fließpressumformung oder
durch eine sonstige geeignete Umformtechnik erfolgt, spielt dabei technisch übrigens
keine entscheidende Rolle.
[0017] Dennoch gelingt es aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre, die in dem oben genannten
Stand der Technik aufgeführten wesentlichen Vorteile des dortigen Hohlstiftes, nämlich
eine erhebliche Einsparung an Gewicht und Material ohne größere Einbuße an Festigkeit
vollständig beizubehalten, wobei die Materialfestigkeit an einer besonders wichtigen
und empfindlichen Stelle durch die erfindungsgemäß vorgeschriebene massive Ausführung
des Steckerstifts in seinem Mittelbereich sogar noch wesentlich erhöht wird.
[0018] Zudem wird dadurch, dass kein durchgängiger Hohlraum zwischen Verbindungsende und
steckdosenseitigem Kontaktende ausgebildet wird, sichergestellt, dass beim Eingießen
des erfindungsgemäßen Steckerstifts in die Kunststoff-Grundplatte einer Steckerbrücke
keinesfalls flüssiger Kunststoff oder Feuchtigkeit über das Verbindungsende mit dem
- selbstverständlich hohlen - Crimpende und den Mittelbereich in das - wiederum hohle
- steckdosenseitige Kontaktende gelangt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen,
dass unter einem "massiven Mittelbereich ohne durchgängigen Hohlraum" im erfindungsgemäßen
Sinne unter anderem auch ein - etwa nach einem radialen Verpressen eines hohlen Rohlings
- geschlossen anliegender radial innerster Materialbereich verstanden werden kann.
In diesem Fall sind auch winzige Mikrospalte in einem Größenbereich unterhalb von
0,1 mm zulässig, ohne dass dadurch ein - erfindungsgemäß jedenfalls auszuschließender
- durchgängiger Hohlraum zwischen Verbindungsende und steckdosenseitigem Kontaktende
ausgebildet würde.
[0019] Ein weiterer praktischer Vorteil des erfindungsgemäß ausgestalteten Steckerstifts
liegt darin, dass durch die - zumindest teilmassive - Ausbildung des Mittelbereichs
ein definierter Anschlag beim Einführen der Netzanschlusslitze in das hohle Crimpende
des Steckers geschaffen wird. Damit wird ein Durchstecken der Litze bis zum steckdosenseitigen
Steckergrund - wie es bei dem Hohlstift nach dem oben diskutierten gattungsbildenden
Stand der Technik praktisch unausweichlich ist - sicher vermieden. Dies wiederum erhöht
- ohne weitere Zusatzmaßnahmen - die Prozess-Sicherheit bei der Herstellung ganz erheblich,
was wiederum den wirtschaftlichen Wert dieses in riesigen Stückzahlen hergestellten
Massenartikels entscheidend anhebt.
[0020] Schließlich besteht bei dem erfindungsgemäßen Steckerstift auch der nicht zu unterschätzende
Vorteil, dass der "Innenraum" des steckdosenseitigen hohlen Kontaktendes des nach
der erfindungsgemäßen Lehre teilmassiv hergestellten Hohlstifts, der in der Praxis
ja den "Löwenanteil" der axialen Länge des Stiftes einnehmen wird, bereits vor dem
Fertigungsschritt des Crimpens sicher geschützt ist gegen Oxidation sowie gegen Korrosion
durch eindringende Feuchtigkeit.
[0021] Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre eines im Mittelbereich massiven Steckerstifts
werden daher nicht nur sämtliche Vorteile des fließgepressten Hohlstifts gemäß dem
eingangs genannten Stand der Technik, wie er etwa in der
WO 2009/021491 A2 beschrieben ist, beibehalten, sondern dessen oben diskutierte Nachteile können vermieden
und darüber hinaus noch weitere erhebliche Vorteile erzielt werden.
[0022] Gegenüber dem bekannten "einfachen Hohistift" stellt also der erfindungsgemäße "teil-massive
Hohlstift" so etwas wie eine "Quadratur des Kreises" dar.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
[0023] Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Steckerstifts in handelsüblichen Größen
mit besonderer Marktbedeutung kann der Mittelbereich eine axiale Länge von 3mm bis
8mm, vorzugsweise eine axiale Länge von etwa 5mm aufweisen und auf einer axialen Länge
von 1 mm bis 3mm, vorzugsweise auf einer axialen Länge von etwa 2mm massiv ohne durchgängigen
Hohlraum zwischen Verbindungsende und steckdosenseitigem Kontaktende ausgebildet sein.
[0024] Besonders bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Steckerstifts sind dadurch
gekennzeichnet, dass der Mittelbereich eine axiale Länge von 10% bis 20%, vorzugsweise
eine axiale Länge von etwa 15% der axialen Gesamtlänge des Steckerstifts aufweist
und auf einer axialen Länge von 5% bis 10%, vorzugsweise auf einer axialen Länge von
etwa 7% der axialen Gesamtlänge des Steckerstifts massiv ohne durchgängigen Hohlraum
zwischen Verbindungsende und steckdosenseitigem Kontaktende ausgebildet ist. Mit diesen
geometrischen Verhältnissen treten die oben genannten Hauptvorteile des erfindungsgemäßen
Steckerstifts gegenüber dem Stand der Technik, nämlich eine erhebliche Gewichts- und
Materialeinsparung bei gleichzeitig wesentlich erhöhter mechanischer Festigkeit im
Mittelbereich am deutlichsten zutage.
[0025] Ganz besonders vorteilhaft ist auch eine Klasse von Ausführungsformen, bei denen
der Mittelbereich über die axiale Länge desjenigen Abschnitts beziehungsweise derjenigen
Abschnitte, die massiv ohne durchgängigen Hohlraum ausgeführt sind, an seinem Außenumfang
mindestens eine Querschnittsverengung auf 25% bis 75%, vorzugsweise auf etwa 2/3 des
Querschnitts der übrigen Abschnitte des Mittelbereichs aufweist. Ein wesentlicher
zusätzlicher Vorteil dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steckerstifts liegt
auch darin, dass sein Mittelbereich aufgrund der "Einschnürung um die Taille" eine
Retention aufweist, die im Sinne eines Torsions- und/oder Ausziehschutzes wirkt und
etwa einem Herausziehen des Steckerstifts nach dem Eingießen in die Kunststoff-Grundplatte
einer Steckerbrücke aus dem noch weichen Kunststoff erheblichen Widerstand entgegensetzt,
so dass damit die Fertigungssicherheit wesentlich erhöht und der anfallende Ausschuss
auf ein Minimum reduziert werden können. Gerade wegen der an dieser Stelle sehr hohen
mechanischen Beanspruchung des Steckerstifts wirkt sich hier der besonders stabile
- weil erfindungsgemäß massive - Mittelbereich äußerst positiv aus.
[0026] Eine Gruppe von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Steckerstifts zeichnen sich
dadurch aus, dass der Mittelbereich in radialer Richtung quer zur Längsachse des Steckerstifts
verpresst ist. Dies hat den Vorteil, dass sich der Steckerstift noch besser in axialer
Richtung im Kunststofftragkörper fixiert, was für die Weiterverarbeitung beim PVC
Umspritzen sowie für eine Prozesssicherheit sehr wichtig ist. Weiterhin wird die Stiftbohrung
zum Hohlraum schon an der Steckerbrücke vor dem Vercrimpen verschlossen. Damit ist
keine eindringende Feuchtigkeit möglich, die durch den Crimpprozess eingeschlossen
werden könnte, wie dies im Stand der Technik oftmals der Fall ist.
[0027] Ein weiterer Vorteil aufgrund des Stiftverschlusses ist eine definierte Bohrungsbeziehungsweise
Hohlraumtiefe sowie ein definiertes Hohlraumende auf der für die Weiterverarbeitung
beim Vercrimpen der Einzellitzen des Aderquerschnittes liegenden Seite.
[0028] Eine weitere Gruppe von Ausführungsformen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich
wendelförmig um die Längsachse des Steckerstifts verwunden ist, wodurch dem natürlichen
Materialfluss beim Fließpressen noch besser Rechnung getragen wird. Die mechanische
Festigkeit wird besser ausgeprägt. Die Stiftbohrung zum Hohlraum ist verschlossen.
[0029] Vorteilhaft ist auch eine Gruppe von Ausführungsformen, bei welchen der Mittelbereich
konisch in den Steckerstift eingepresst ist, wobei sich vorzugsweise der konisch geformte
Mittelbereich vom Verbindungsende zum steckdosenseitigen Kontaktende hin verjüngt.
Damit wird erreicht, dass der Steckerstift einen nochmals verbesserten Torsions- und
Ausdruckskraftschutz erhält.
[0030] Weil der erzeugte Hohlkonus seinen größten Öffnungsquerschnitt in Richtung auf die
in das Crimpende 2a einzuführende Netzanschlusslitze des Steckerkabels besitzt, wird
das Einführen der Litze durch eine Führungswirkung erleichtert.
[0031] Bei einer alternativen Gruppe von Ausführungsformen schließlich ist der Mittelbereich
ballig in den Steckerstift eingepresst. Dadurch kann ebenfalls der Bereich zum Stift
verschlossen werden.
[0032] Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Steckerstifts können vorsehen, dass
der Mittelbereich mehrere radiale Querschnittsverengungen in axialer Abfolge längs
der Längsachse des Steckerstifts aufweist. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass in
einer guten Relation zwischen Kraftaufwand und Ergebnis der Steckerstift am Bohrungsgrund
verschlossen wird. Dadurch wird der Werkzeugverschleiß in der Herstellung reduziert.
[0033] Bevorzugt sind auch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Steckerstifts, bei weichen
das steckdosenseitige Kontaktende eine axiale Länge von 10mm bis 50mm, vorzugsweise
von etwa 20mm sowie einen durchgängigen Hohlraum auf einer axialen Länge von 5mm bis
48mm, vorzugsweise auf einer axialen Länge von etwa 18mm aufweist. Mit diesen geometrischen
Relationen können die meisten wichtigen Anwendungen des erfindungsgemäßen Steckerstifts
abgedeckt werden.
[0034] Ebenso sind Ausführungsformen von Vorteil, die sich dadurch auszeichnen, dass das
steckdosenseitige Kontaktende eine axiale Länge von 50% bis 80%, vorzugsweise eine
axiale Länge von etwa 2/3 der axialen Gesamtlänge des Steckerstifts sowie einen durchgängigen
Hohlraum auf einer axialen Länge von 35% bis 75%, vorzugsweise auf einer axialen Länge
von etwa 60% der axialen Gesamtlänge des Steckerstifts aufweist.
[0035] In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Steckerbrücke mit mindestens
einem Steckerstift der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Art, welche dadurch gekennzeichnet
ist, dass sie eine Grundplatte aus thermoplastischem Material, vorzugsweise schwer
entflammbarem Kunststoffmaterial umfasst, in welcher mindestens ein Steckerstift eingegossen
ist, wobei die Dicke der Grundplatte im Wesentlichen der axialen Länge des Mittelbereichs
des mindestens einen Steckerstifts entspricht. Damit lassen sich die gesetzlichen
Normvorgaben an Steckerbrücken bezüglich Brandverhütung in den allermeisten Ländern
der Welt erfüllen.
[0036] Weiterhin werden Ausführungsformen dieser Steckerbrücke bevorzugt, welche dadurch
gekennzeichnet sind, dass eine elektrische Sicherung gegen zu hohen Stromdurchfluss
vorgesehen ist, was in vielen Ländern gesetzlich vorgeschrieben ist.
[0037] Vorteilhaft ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Steckerstifts der oben beschriebenen
erfindungsgemäßen Art mit einem Verbindungsende zur elektrischen Verbindung mit einer
Netzanschlusslitze und einem vom Verbindungsende zu einem steckdosenseitigen Kontaktende
führenden elektrisch leitenden Mittelbereich, welches dadurch gekennzeichnet ist,
dass in einem ersten Herstellungsschritt (a) aus einem massiven metallischen Rohling
durch Umformung, insbesondere durch Tiefziehen oder durch Fließpressumformung ein
hohler Rohling erzeugt wird, dass in einem zweiten Herstellungsschritt (b) der zunächst
hohle Querschnitt im Mittelbereich des hohlen Rohlings durch konzentrisches Verpressen,
Rollieren oder Verjüngen radial zur Achse des hohlen Rohlings derart zusammengepresst
wird, dass der Mittelbereich des zusammengepressten Rohlings kunststofffluiddicht
und zumindest abschnittsweise massiv ohne durchgängigen Hohlraum zwischen Verbindungsende
und steckdosenseitigem Kontaktende ausgebildet wird, und dass anschließend in einem
dritten Herstellungsschritt (c) das hohle Verbindungsende des zusammengepressten Rohlings
durch Rollieren, Verprägen oder Einschneiden als Crimpende ausgebildet wird, so dass
ein Steckerstift zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen einer Netzanschlusslitze
eines Steckerkabels und einem Steckdosenkontakt entsteht.
[0038] Damit lassen sich erfindungsgemäß modifizierte Steckerstifte in der erforderlichen,
sehr hohen Stückzahl und in wirtschaftlichen Taktzeiten kostengünstig produzieren.
[0039] Aufgrund der nachträglichen mechanischen Verformung des Mittelbereichs durch das
erfindungsgemäß vorgeschriebene Zusammenpressen wird überraschender Weise eine zusätzliche
Verfestigung dieser besonders starker Beanspruchung ausgesetzten Region des Steckerstifts
erzielt, was nicht von vornherein abzusehen war. Insbesondere verbessert sich dadurch
auch die metallische Gefüge-Ausrichtung des Materials in ihrer kristallinen Struktur.
Lunker und Verformungsfehler, wie sie bei industrieller Fertigung in hohen Stückzahlen
praktisch nicht zu vermeiden sind, spielen bei den nach der erfindungsgemäßen Lehre
hergestellten Steckerstiften keine relevante Rolle mehr.
[0040] Besonders bevorzugt ist eine Variante dieses Verfahrens, bei welcher zumindest zu
Beginn des zweiten Herstellungsschritts (b) das im ersten Herstellungsschritt (a)
zur Erzeugung des hohlen Rohlings aus dem massiven metallischen Rohling verwendete
Umform-Werkzeug mit einem Stempel-Endabschnitt noch auf der axialen Höhe des Verbindungsendes
im Hohlraum des hohlen Rohlings sitzt, während der hohle Rohling auf der axialen Höhe
des späteren Mittelbereichs des entstehenden zusammengepressten Rohlings radial zur
Achse einem konzentrischen Verpressen, Rollieren oder Verjüngen unterzogen wird. Das
Stempelende des verwendeten Umform-Werkzeugs wirkt damit beim Zusammenpressen des
Mittelbereichs quasi als Gegenlager, was zu einer zusätzlichen - hochgradig erwünschten
- Materialverfestigung sowie zu einer besonders gut definierten geometrischen Formgebung
der massiven Engstelle(n) beiträgt.
[0041] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.
Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für
sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten
und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen,
sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Zeichnung und detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0042] Es zeigen:
- Fig. 1a
- einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Steckerstifts mit in radialer Richtung verpresstem Mittelbereich in einem in die Grundplatte
einer Schutzbereich eingebauten Zustand;
- Fig. 1b
- eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 1 a;
- Fig. 2a
- einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform mit um die Längsachse
des Stifts verwundenem Mittelbereich;
- Fig. 2b
- eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 2a;
- Fig. 2c
- einen schematischen Querschnitt in der horizontalen Schnittebene A-A gemäß Fig. 2b;
- Fig. 3a
- einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform mit konisch eingepresstem
Mittelbereich;
- Fig. 3b
- eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 3a;
- Fig. 3c
- einen schematischen Querschnitt in der horizontalen Schnittebene A-A gemäß Fig. 3b;
- Fig. 4a
- einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform mit ballig eingepresstem
Mittelbereich;
- Fig. 4b
- eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 4a;
- Fig. 4c
- einen schematischen Querschnitt in der horizontalen Schnittebene A-A gemäß Fig. 4b;
- Fig. 5
- eine Veranschaulichung der Verfahrensschritte (a) bis (c) anhand von schematischen
Längsschnitten der Rohlinge beziehungsweise des Steckerstifts mit dem jeweiligen Verarbeitungswerkzeug
in den einzelnen Herstellungsstadien.
[0043] In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind der Übersichtlichkeit wegen gleiche
Merkmale jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
[0044] Die Figuren 1a bis 4c zeigen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Steckerstifts 1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4 zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen einer Netzanschlusslitze eines
Steckerkabels und einem Steckdosenkontakt, wobei der Steckerstift 1; 1.1; 1.2; 1.3;
1.4 eine
Längsachse a, ein
Verbindungsende 2 zur elektrischen Verbindung mit der Netzanschlusslitze und einen vom Verbindungsende
2 zu einem
steckdosenseitigen Kontaktende 3 führenden elektrisch leitenden
Mittelbereich 4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4 aufweist, und wobei das Verbindungsende 2 als
Crimpende 2a ausgebildet ist. Der erfindungsgemäße Steckerstift 1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4 ist dadurch
gekennzeichnet, dass das Verbindungsende 2 und zumindest ein Teil des steckdosenseitigen
Kontaktendes 3 hohl durch Tiefziehen oder in Fließpressumformung, der Mittelbereich
4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4 hingegen kunststofffluiddicht und zumindest abschnittsweise
massiv ohne durchgängigen Hohlraum zwischen Verbindungsende 2 und steckdosenseitigem
Kontaktende 3 ausgebildet sind.
[0045] Fig. 1a stellt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckerstifts 1.1 in einem schematischen,
die Längsachse a enthaltenden Längsschnitt dar. Der Mittelbereich 4.1 ist hier in
einer Richtung radial zur Längsachse a von allen Seiten nach innen verpresst, um eine
massive, kunststofffluiddichte Sperre zwischen dem Verbindungsende 2 und dem steckdosenseitigen
Kontaktende 3 auszubilden.
Fig. 1b zeigt den Steckerstift 1.1 aus Fig. 1 a in einer Seitenansicht. Angedeutet ist in
beiden Figuren jeweils die Einbau-Situation des Steckerstifts 1.1 in der
Grundplatte 5 einer - der Übersichtlichkeit wegen in der Zeichnung ansonsten nicht näher dargestellten
- Steckerbrücke.
[0046] In
Fig. 2a ist wiederum im Längsschnitt der Aufbau einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Steckerstifts 1.2 gezeigt, welcher einen um die Längsachse des Steckerstifts 1.2 herum
gewendelten Mittelbereich 4.2 aufweist, wie in der Seitenansicht von
Fig. 2b deutlich erkennbar ist.
Fig. 2c zeigt im Horizontalschnitt durch die Ebene A-A von Fig. 2b den Querschnitt des Mittelbereichs
4.2 an seiner engsten Stelle.
[0047] Fig. 3a zeigt ebenfalls im schematischen Längsschnitt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Steckerstifts 1.3 mit einem Mittelbereich 4.3, der konisch in den Steckerstift 1.3
eingepresst ist. Bei der dargestellten Ausführungsform verjüngt sich der konisch geformte
Mittelbereich 4.3 vom Verbindungsende 2 zum steckdosenseitigen Kontaktende 3 hin,
um das Einführen der Netzanschlusslitze eines Steckerkabels - die beide in der Zeichnung
nicht dargestellt sind - zu erleichtern. Die Seitenansicht des Steckerstifts 1.3 in
Fig. 3b sowie der in
Fig. 3c gezeigte Querschnitt des Mittelbereichs 4.3 aus Fig. 3b verdeutlichen die durch die
konische Ausformung des Mittelbereichs 4.3 hergestellte fluiddichte Sperre zwischen
dem Verbindungsende 2 und dem steckdosenseitigen Kontaktende 3 des Steckerstifts 1.3.
[0048] Fig. 4a zeigt im Längsschnitt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckerstifts 1.4,
bei welcher der Mittelbereich 4.4 ballig in den Steckerstift 1.4 eingepresst ist.
Fig. 4b stellt die zur Ausführungsform von Fig. 4a zugehörige Seitenansicht dar und
Fig. 4c wiederum den Querschnitt des Mittelbereichs 4.4 aus Fig. 4b.
[0049] Technisch möglich und für spezielle Anwendungen durchaus vorteilhaft sind weitere
- allerdings in der Zeichnung nicht dargestellte - Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Steckerstifts, bei welchen der Mittelbereich mehrere radiale Querschnittsverengungen
in axialer Abfolge längs der Längsachse des Steckerstifts aufweist.
[0050] Fig. 5 schließlich veranschaulicht - im zeitlichen Ablauf von links nach rechts - die verschiedenen
Stufen des Herstellungsprozesses eines erfindungsgemäßen Steckerstifts 1:
In einem ersten Herstellungsschritt (a) wird aus einem massiven metallischen Rohling 1' durch Umformung, insbesondere durch Tiefziehen oder durch Fließpressumformung ein
hohler Rohling 1" erzeugt.
[0051] In einem
zweiten Herstellungsschritt (b) wird der zunächst hohle Querschnitt im Mittelbereich 4 des hohlen Rohlings 1" durch
konzentrisches Verpressen, Rollieren oder Verjüngen radial zur Längsachse des hohlen
Rohlings 1" derart zusammengepresst, dass der Mittelbereich 4 des
zusammengepressten Rohlings 1"' kunststofffluiddicht und zumindest abschnittsweise massiv ohne durchgängigen Hohlraum
zwischen Verbindungsende 2 und steckdosenseitigem Kontaktende 3 ausgebildet wird.
[0052] Anschließend wird in einem
dritten Herstellungsschritt (c) das hohle Verbindungsende 2 des zusammengepressten Rohlings 1"' durch Rollieren,
Verprägen, Einschneiden oder ähnliche bekannte Verarbeitungsverfahren als Crimpende
2a ausgebildet, so dass schließlich ein erfindungsgemäßer Steckerstift 1 zur Herstellung
eines elektrischen Kontaktes zwischen einer Netzanschlusslitze eines Steckerkabels
und einem Steckdosenkontakt entsteht.
[0053] Zumindest zu Beginn des zweiten Herstellungsschritts (b) sitzt das im ersten Herstellungsschritt
(a) zur Erzeugung des hohlen Rohlings 1" aus dem massiven metallischen Rohling 1'
verwendete Umform-Werkzeug mit einem Stempel-Endabschnitt noch auf der axialen Höhe
des Verbindungsendes 2 im Hohlraum des hohlen Rohlings 1", während der hohle Rohling
1" auf der axialen Höhe des späteren Mittelbereichs 4 des entstehenden zusammengepressten
Rohlings 1"' radial zur Achse einem konzentrischen Verpressen, Rollieren oder Verjüngen
unterzogen wird. Dadurch kann dann das Stempelende des Werkzeugs als Gegenlager bei
der im dritten Herstellungsschritt (c) erfolgenden radialen Verformung und Verfestigung
des Mittelbereichs 4 wirken.
Bezugszeichenliste
[0054]
- 1
- Steckerstift
- 1.1
- Steckerstift mit radial verpresstem Mittelbereich
- 1.2
- Steckerstift mit verwundenem Mittelbereich
- 1.3
- Steckerstift mit konisch eingepresstem Mittelbereich
- 1.4
- Steckerstift mit ballig eingepresstem Mittelbereich
- 1'
- massiver metallischer Rohling
- 1"
- hohler Rohling
- 1"'
- im Mittelbereich zusammengepresster Rohling
- 2
- Verbindungsende
- 2a
- Crimpende
- 3
- Kontaktende
- 4
- Mittelbereich
- 4.1
- in radialer Richtung verpresster Mittelbereich
- 4.2
- um die Längsachse des Stifts verwundener Mittelbereich
- 4.3
- konisch eingepresster Mittelbereich
- 4.4
- ballig eingepresster Mittelbereich
- 5
- Steckerbrücken-Grundplatte
- a
- Längsachse des Steckerstifts
1. Steckerstift (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4) zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes
zwischen einer Netzanschlusslitze eines Steckerkabels und einem Steckdosenkontakt,
wobei der Steckerstift (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4) eine Längsachse (a), ein Verbindungsende
(2) zur elektrischen Verbindung mit der Netzanschlusslitze und einen vom Verbindungsende
(2) zu einem steckdosenseitigen Kontaktende (3) führenden elektrisch leitenden Mittelbereich
(4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) aufweist, und wobei das Verbindungsende (2) als hohles Crimpende
(2a) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsende (2) und zumindest ein Teil des steckdosenseitigen Kontaktendes
(3) hohl durch Tiefziehen oder in Fließpressumformung, der Mittelbereich (4; 4.1;
4.2; 4.3; 4.4) hingegen durch konzentrisches Verpressen, Rollieren oder Verjüngen
von Wandteilen des Mittelbereichs (4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) radial zur Achse kunststofffluiddicht
und zumindest abschnittsweise massiv ohne durchgängigen Hohlraum zwischen dem Verbindungsende
(2) und dem steckdosenseitigen Kontaktende (3) ausgebildet sind.
2. Steckerstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) eine axiale Länge von 3mm bis 8mm, vorzugsweise
eine axiale Länge von etwa 5mm aufweist und auf einer axialen Länge von 1 mm bis 3mm,
vorzugsweise auf einer axialen Länge von etwa 2mm massiv ohne durchgängigen Hohlraum
zwischen Verbindungsende (2) und steckdosenseitigem Kontaktende (3) ausgebildet ist.
3. Steckerstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) eine axiale Länge von 10% bis 20%, vorzugsweise
eine axiale Länge von etwa 15% der axialen Gesamtlänge des Steckerstifts (1; 1.1;
1.2; 1.3; 1.4) aufweist und auf einer axialen Länge von 5% bis 10%, vorzugsweise auf
einer axialen Länge von etwa 7% der axialen Gesamtlänge des Steckerstifts (1; 1.1;
1.2; 1.3; 1.4) massiv ohne durchgängigen Hohlraum zwischen Verbindungsende (2) und
steckdosenseitigem Kontaktende (3) ausgebildet ist.
4. Steckerstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) über die axiale Länge desjenigen Abschnitts
beziehungsweise derjenigen Abschnitte, die massiv ohne durchgängigen Hohlraum ausgeführt
sind, an seinem Außenumfang mindestens eine Querschnittsverengung auf 25% bis 75%,
vorzugsweise auf etwa 2/3 des Querschnitts der übrigen Abschnitte des Mittelbereichs
(4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) aufweist.
5. Steckerstift nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (4.1) in radialer Richtung quer zur Längsachse (a) des Steckerstifts
(1.1) verpresst ist.
6. Steckerstift nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (4.2) wendelförmig um die Längsachse (a) des Steckerstifts (1.2)
verwunden ist.
7. Steckerstift nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (4.3) konisch in den Steckerstift (1.3) eingepresst ist, wobei
sich vorzugsweise der konisch geformte Mittelbereich (4.3) vom Verbindungsende (2)
zum steckdosenseitigen Kontaktende (3) hin verjüngt.
8. Steckerstift nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (4.4) ballig in den Steckerstift (1.4) eingepresst ist.
9. Steckerstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich mehrere radiale Querschnittsverengungen in axialer Abfolge längs
der Längsachse des Steckerstifts aufweist.
10. Steckerstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das steckdosenseitige Kontaktende (3) eine axiale Länge von 10mm bis 50mm, vorzugsweise
von etwa 20mm sowie einen durchgängigen Hohlraum auf einer axialen Länge von 5mm bis
48mm, vorzugsweise auf einer axialen Länge von etwa 18mm aufweist.
11. Steckerstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das steckdosenseitige Kontaktende (3) eine axiale Länge von 50% bis 80%, vorzugsweise
eine axiale Länge von etwa 2/3 der axialen Gesamtlänge des Steckerstifts (1; 1.1;
1.2; 1.3; 1.4) sowie einen durchgängigen Hohlraum auf einer axialen Länge von 35%
bis 75%, vorzugsweise auf einer axialen Länge von etwa 60% der axialen Gesamtlänge
des Steckerstifts (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4) aufweist.
12. Steckerbrücke mit mindestens einem Steckerstift (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4) nach einem
der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerbrücke eine Grundplatte (5) aus thermoplastischem Material, vorzugsweise
schwer entflammbarem Kunststoffmaterial umfasst, in welcher mindestens ein Steckerstift
(1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4) eingegossen ist, wobei die Dicke der Grundplatte (5) im Wesentlichen
der axialen Länge des Mittelbereichs (4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) des mindestens einen
Steckerstifts (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4) entspricht.
13. Steckerbrücke nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Sicherung gegen zu hohen Stromdurchfluss vorgesehen ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Steckerstifts (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4) nach einem der
Ansprüche 1 bis 11 mit einem Verbindungsende (2) zur elektrischen Verbindung mit einer
Netzanschlusslitze und einem vom Verbindungsende (2) zu einem steckdosenseitigen Kontaktende
(3) führenden elektrisch leitenden Mittelbereich (4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4),
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem ersten Herstellungsschritt (a) aus einem massiven metallischen Rohling (1')
durch Umformung, wie durch Tiefziehen oder durch Fließpressumformung, ein hohler Rohling
(1 ") erzeugt wird,
dass in einem zweiten Herstellungsschritt (b) der zunächst hohle Querschnitt im Mittelbereich
(4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) des hohlen Rohlings (1") durch konzentrisches Verpressen,
Rollieren oder Verjüngen radial zur Achse des hohlen Rohlings (1 ") derart zusammengepresst
wird, dass der Mittelbereich (4; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) des zusammengepressten Rohlings
(1"') kunststofffluiddicht und zumindest abschnittsweise massiv ohne durchgängigen
Hohlraum zwischen Verbindungsende (2) und steckdosenseitigem Kontaktende (3) ausgebildet
wird,
und dass anschließend in einem dritten Herstellungsschritt (c) das hohle Verbindungsende (2)
des zusammengepressten Rohlings (1"') durch Rollieren, Verprägen oder Einschneiden
als Crimpende (2a) ausgebildet wird, so dass ein Steckerstift (1) zur Herstellung
eines elektrischen Kontaktes zwischen einer Netzanschlusslitze eines Steckerkabels
und einem Steckdosenkontakt entsteht.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zu Beginn des zweiten Herstellungsschritts (b) das im ersten Herstellungsschritt
(a) zur Erzeugung des hohlen Rohlings (1 ") aus dem massiven metallischen Rohling
(1') verwendete Umform-Werkzeug mit einem Stempel-Endabschnitt noch auf der axialen
Höhe des Verbindungsendes (2) im Hohlraum des hohlen Rohlings (1") sitzt, während
der hohle Rohling (1 ") auf der axialen Höhe des späteren Mittelbereichs (4; 4.1;
4.2; 4.3; 4.4) des entstehenden zusammengepressten Rohlings (1"') radial zur Achse
einem konzentrischen Verpressen, Rollieren oder Verjüngen unterzogen wird.