CN103718393A - 弹性滑动接触件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滑动接触件(4，14)，其包括至少一个基体(2，12)，其中在所述基体(2，12)的一端上布置有滑动接触体(1，11)，其中所述滑动接触体(1，11)是由金属制成的电线、电线段或球体。根据本发明规定，所述至少一个基体(2，12)基本上由不锈钢制成，并且在所述基体(2，12)和所述滑动接触体(1，11)之间至少局部地布置有焊接辅助层(3，13)，所述焊接辅助层将所述基体(2，12)与所述滑动接触体(1，11)至少局部地连接，其中所述焊接辅助层(3，13)是所述基体(2，12)的涂层。

Description

弹性滑动接触件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括至少一个基体的滑动接触件，其中在所述基体的一端上布置有滑动接触体。
本发明还涉及具有这种滑动接触件的电位传感器、电位器、移动变阻器、位置传感器、旋转开关、电动机、发电机、风力涡轮机、滑环系统、执行机构或集电器，以及用于制造这种滑动接触件的方法。
背景技术
当应该将电流和／或信号传输到可移动部件上时，滑动接触件有各种各样的应用。例如由DE 40 20 700 A1已知这样的滑动接触件。DE 199 13 246 A1公开了一种用于传输电信号的滑动触头，其被构造为多线滑动触头。在此，多个接触件应该确保连续的电接触。
由US5,315,758A和US5,416,969A已知由板条形成的滑动接触件，这些滑动接触件在其端部上承载接触体。这样的滑动接触件例如与金属对向接触件(Gegenkontakt)一起被使用在电位器、位置传感器或旋转开关中。
DE 20 2004 019 679 U1和DE 103 59 896 A1公开了用于电流传输的碳刷，在这些碳刷中碳层与金属层连接、例如被挤压。
由DE 10 2004 028 838 A1已知这种类型的滑动接触件，其具有由电线制成的基体，其中在电线的一端上布置有滑动接触体。以这种方式可以为接触体的基体选择便宜的弹性材料，而作为滑动接触体的传输能量的部件可以由另外的为了能量传输而优化的材料构成。在此，该滑动接触体可以由贵金属或者贵金属合金构成。在此有利的是，可以节省昂贵的贵金属，因为不是整个弹簧接触件都必须由贵金属或贵金属合金制成。
用于此目的的优选载体材料是铜铍合金，该铜铍合金由于其高导电性和其良好的弹性特性而愿意被使用。此外，由贵金属或由含贵金属的合金制成的滑动接触体可以通过焊接与铜铍载体(Cu-Be-Trager)良好地连接。
在这点上不利的是，在焊接滑动接触体期间，决定滑动接触件的弹性特性的载体或电线的弹性特性可能变坏。但是铍和例如CuBe2的铍合金由于其环境危害性而越来越多地被避免。此外，由于材料不同和可连接性差，弹性电线和滑动接触体之间的连接可能松弛。
发明内容
因此，本发明的任务在于克服现有技术的缺点。尤其是，应提供一种稳定的滑动接触件，其尽可能不包含危害环境的材料，该材料具有所期望的弹性特性，并且同时提供可靠的滑动接触表面。
本发明的任务通过以下方式来实现，即滑动接触体(1，11)是由金属制成的电线、电线段或球体，至少一个基体基本上由不锈钢构成，并且在基体和滑动接触体之间至少局部地布置有焊接辅助层，该焊接辅助层将基体与滑动接触体至少局部地连接，其中该焊接辅助层(3，13)是基体(2，12)的涂层。
利用焊接辅助层来实现，基体的不锈钢能够与滑动接触体稳定地连接，该滑动接触体由另外的不能与不锈钢如此稳定地焊接的材料构成。由此能够自由地选择用于滑动接触体的材料，因为焊接辅助层作为中间层形成不仅与不锈钢而且与滑动接触体的材料的稳定的连接。在此，根据本发明，滑动接触体可以包括贵金属或贵金属合金。
根据本发明也可以规定，焊接辅助层通过焊接工艺使基体与滑动接触体至少局部地连接。
根据本发明可以规定，基体是具有圆形、椭圆形或有棱角的横截面的弹性电线，优选地是弹性不锈钢电线或弹性不锈钢弹簧。
电线可以容易地获得。在电线的圆形横截面的情况下，该电线具有对称的弹性，使得对向接触件也可以是不平坦的。
在此可以规定，滑动接触体的金属可以包括铜、镍和／或贵金属，或者由贵金属构成，优选地由包括至少一种贵金属、特别优选地金、铂、钯、银或其合金的合金构成。
这些金属引起特别好的接触。所提到的金属的表面不容易氧化，使得可以保证在滑动接触体向对向接触件过渡时良好的导电性。
还可以规定，滑动接触体由金基合金或钯基合金构成，优选地由具有35至44重量百分比的钯、30至38重量百分比的银、14至16重量百分比的铜以及高达3重量百分比的包括铂、金、锌的添加物的合金构成。
这些合金特别好地适合于形成良好的滑动接触表面，并且也可以良好地与根据本发明的焊接辅助层相连接。
本发明的另一个扩展方案可以规定，焊接辅助层是含金属的，优选地包括金、钯、镍和／或铜，特别优选地由金、钯、镍、铜和／或其合金构成。
利用这些金属，可以在滑动接触体与基体之间建立特别稳定的连接。在此，精确的组成成分取决于用于滑动接触体的材料或金属的选择。在此，特别好地适合作为焊接辅助层的是镍、铜或其合金，尽管不锈钢的表面轻微氧化，镍、铜或其合金也还能够在焊接时与不锈钢建立良好的连接。
此外可以规定，焊接辅助层是基体的涂层，该涂层优选地通过轧制包覆(Walzplattieren)、溅射、电镀被涂敷到基体上。
该涂层能够实现基体在连接滑动接触体时不必如此强地被加热。不锈钢的加热是成问题的，因为不锈钢可能退火，并且在此情况下失去其弹性特性，该弹性特性对于滑动接触件是决定性的。
还可以规定，滑动接触体与基体通过焊接辅助层、优选地通过电阻焊、点焊和／或激光焊来焊接。
根据本发明的另一扩展方案可以规定，基体是纵向延伸的，并且具有在50μm和500μm之间的厚度，和／或滑动接触体具有在50μm和500μm之间的厚度。
根据本发明的滑动接触件的特色也可以在于，辅助焊接层具有0.05μm至10μm的厚度。
在本发明的特别优选的扩展方案中可以规定，滑动接触件是多线滑动触头，该多线滑动触头具有多个相互电接触的、具有焊接辅助层以及布置在这些焊接辅助层上的滑动接触体的基体。
多线滑动触头是特别适合的，因为其还能够经受得起各个接触点的故障，并且能够良好地适配于对向接触件的轮廓。
还可以规定，设置对向接触件，滑动接触体紧贴在该对向接触件的导电表面上，其中滑动接触体通过弹性基体的弹力按压到对向接触件的导电表面上，而且对向接触件相对于滑动接触体是可移动的，使得滑动接触体在对向接触件移动时在对向接触件上滑动。
在此可以规定，对向接触件被可旋转地支承，并且表面是旋转对称的，或者表面是平坦的，以及滑动接触体在对向接触件的表面上以推或拉的方式可移动。
本发明的任务还通过具有这种滑动接触件的电位传感器、电位器、移动变阻器、位置传感器、旋转开关、电动机、发电机、风力涡轮机、滑环系统、执行机构或集电器来解决。
在这种组件中，根据本发明的接触件可特别有效地被使用。
最后，本发明的任务还通过用于制造这种滑动接触弹簧的方法来解决，其中基体用焊接辅助层来涂覆，优选地通过轧制包覆、溅射、电镀涂敷到基体上，并且滑动接触体借助于焊接辅助层优选地通过电阻焊、点焊和／或激光焊而被焊接到基体上。
本发明基于意想不到的发现，即焊接辅助层使得能够为基体和滑动接触件选择分别适合的材料，而不必注意基体和滑动接触件必须良好地焊接在一起。此外，与没有焊接辅助层的连接相比，还实现更稳定的连接。滑动接触体与焊接辅助层的焊接还保护基体的材料，因为当例如使用具有低熔点的焊接辅助层时，可以使用较低的温度。例如，具有特别低的熔点的合金(例如，共晶合金)可以被用作焊接辅助层的材料。
利用根据本发明的方法来制造具有这些优点的滑动接触件。在此特别有利的是，首先将焊接辅助层施加到基体上，然后将滑动接触体布置到基体上的焊接辅助层上，并且最后将焊接辅助层与基体连接。该连接优选地通过焊接来产生。
焊接辅助层使得能够连接两种不同材料以便构造滑动接触件，使得能够组合不锈钢的弹性特性和滑动接触体、尤其是由贵金属构造的滑动接触体的接触特性，而滑动接触件的电气和机械承载能力不受损害。
附图说明
在下文中，借助三个示意性示出的图来说明本发明的实施例，然而在此不限制本发明。其中：
图1示出用于制造根据本发明的滑动接触件的装置的示意性视图；
图2示出根据本发明的滑动接触件的示意性视图；以及
图3示出替代的根据本发明的滑动接触件的示意性视图。
具体实施方式
图1示出用于制造根据本发明的滑动接触件的装置的示意性横截面视图或侧视图。滑动接触体1或滑动触头线1准备好，利用具有矩形横截面的纵向延伸的不锈钢弹簧形式的基体2来固定，其中在该基体上布置有焊接辅助层3。
基体2由铬镍不锈钢制成，其具有适合于弹簧接触体的弹性特性。滑动接触体1优选地由金基合金或优选地由钯基合金构成，该钯基合金具有例如35至44重量百分比的钯、30至38重量百分比的银、14至16重量百分比的铜以及高达3重量百分比的包含铂、金、锌的添加物。优选地可以使用镍作为焊接辅助层3，镍可良好地与铬镍不锈钢连接或镍良好地与铬镍不锈钢连接，并且还可以良好地与滑动接触体1焊接。焊接辅助层3在边界区域处与基体2和滑动接触体1熔合。因此焊接辅助层不是真正意义上的焊料。
焊接辅助层3在侧向上被施加在基体2的外壳面
Figure BPA0000183216160000051
上。为了更简单的制造，可能适宜的是，用焊接辅助层3来涂覆基体2的整个表面。
如果将图1看作侧视图，则焊接辅助层3只被设置在基体2的一侧上。替代地，如果将图1看作横截面视图，则焊接辅助层3也可以延伸到基体2的位于像平面内的侧面上。对于简单地制造被涂覆的基体2也可能有利的是，该基体在所有侧面上用焊接辅助层3来涂覆。
图2示出装配后的滑动接触件4的示意性横截面视图或侧视图，该滑动接触件由根据图1的滑动接触体1以及涂覆有焊接辅助层3的基体2组合成。滑动接触体1为此被放置到基体2的焊接辅助层3上。此后滑动接触体1利用紧贴在滑动接触体1的上侧上和基体2的下侧上的两个电极(未示出)在至少一个点处被焊接到基体2上。在此，已经与基体3固定地连接的焊接辅助层3部分地熔化，并且与滑动接触体1连接。替代地，还可以使用其他的焊接方法来连接滑动接触体1与基体3。
此后，可以使用完成的滑动接触件4来从对向接触件(未示出)接收电流和／或电信号，和／或把电流和／或电信号传输到对向接触件上。为此，滑动接触件4利用基体2的弹力被按压到对向接触件上。因此，滑动接触件4可以被使用在电位传感器、电位器、移动变阻器、位置传感器、旋转开关、电动机、发电机、风力涡轮机、滑环系统、执行机构、集电器和其它设备中。
图3示出替代的滑动接触件14的示意性横截面视图或侧视图。该滑动接触件14包括球状滑动接触体11、基体12和焊接辅助层13。焊接辅助层13被布置在基体12的端面(在图3中基体12的右侧)上，并且连接基体12与滑动接触体11。滑动接触体11具有比基体12更大的直径，使得其可以被按压到与基体12平行地定向的对向接触件(未示出)的表面上。为了利用基体12的弹性特性，对向接触件的表面不与基体12垂直地定向，优选地在圆柱形基体12的对称轴和对向接触件的平坦表面或拱形表面的切线之间具有在0°和80°之间的角度。例如在圆柱形对向接触件的情况下产生对向接触件的拱形表面，所述圆柱形对向接触件绕其圆柱体轴相对于滑动接触件14可旋转地被支承，其中在对向接触件旋转时滑动接触体11在其上滑动的表面是对向接触件的圆柱体外壳面。
在前面的说明、以及权利要求、图和实施例中所公开的本发明的特征可以不仅单独地而且以每个任意的组合对于本发明在其不同实施例中的实现来说是必要的。
附图标记列表
1，11滑动接触体／滑动触头线
2，12基体／不锈钢弹簧
3，13焊接辅助层
4，14滑动接触件

Claims (14)

1.一种滑动接触件(4，14)，包括至少一个基体(2，12)，其中在所述基体(2，12)的一端上布置有滑动接触体(1，11)，其中所述滑动接触体(1，11)是由金属制成的电线、电线段或球体，
其特征在于，
所述至少一个基体(2，12)基本上由不锈钢构成，并且在所述基体(2，12)和所述滑动接触体(1，11)之间至少局部地布置有焊接辅助层(3，13)，所述焊接辅助层将所述基体(2，12)与所述滑动接触体(1，11)至少局部地连接，其中所述焊接辅助层(3，13)是所述基体(2，12)的涂层。
2.根据权利要求1所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述基体(2，12)是具有圆形、椭圆形或有棱角的横截面的弹性电线，优选地是弹性不锈钢电线或弹性不锈钢弹簧。
3.根据权利要求1或2所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述滑动接触体(1，11)的金属包括铜、镍和／或贵金属，或者由贵金属构成，优选地由包括至少一种贵金属、特别优选地金、铂、钯、银、或其合金的合金构成。
4.根据前述权利要求之一所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述滑动接触体(1，11)由金基合金或钯基合金构成，优选地由具有35至44重量百分比的钯、30至38重量百分比的银、14至16重量百分比的铜、以及高达3重量百分比的包括铂、金、锌的添加物的合金构成。
5.根据前述权利要求之一所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述焊接辅助层(3，13)是含金属的，优选地包括金、钯、镍和／或铜，特别优选地由金、钯、镍、铜和／或其合金构成。
6.根据前述权利要求之一所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述焊接辅助层(3，13)在所述基体(2，12)上通过轧制包覆、溅射或电镀被涂敷到所述基体(2，12)上。
7.根据前述权利要求之一所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述滑动接触体(1，11)与所述基体(2，12)通过所述焊接辅助层(3，13)、优选地通过电阻焊、点焊和／或激光焊来焊接。
8.根据前述权利要求之一所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述基体(2，12)是纵向延伸的，并且具有在50μm和500μm之间的厚度，和／或所述滑动接触体(1，11)具有在50μm和500μm之间的厚度。
9.根据前述权利要求之一所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述辅助焊接层(3，13)具有0.05μm至10μm的厚度。
10.根据前述权利要求之一所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述滑动接触件(4，14)是多线滑动触头，该多线滑动触头具有多个相互电接触的、具有焊接辅助层(3，13)以及布置在这些焊接辅助层上的滑动接触体(1，11)的基体(2，12)。
11.根据前述权利要求之一所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，设置有对向接触件，所述滑动接触体(1，11)紧贴在所述对向接触件的导电表面上，其中所述滑动接触体(1，11)通过所述弹性基体(2，12)的弹力按压到所述对向接触件的所述导电表面上，而且所述对向接触件相对于所述滑动接触体(1，11)是可移动的，使得所述滑动接触体(1，11)在所述对向接触件移动时在所述对向接触件上滑动。
12.根据权利要求11所述的滑动接触件(4，14)，其特征在于，所述对向接触件被可旋转地支承，并且表面是旋转对称的或者表面是平坦的，以及所述滑动接触体在所述对向接触件的表面上以推或拉的方式可移动。
13.具有根据前述权利要求之一所述的滑动接触件(4，14)的电位传感器、电位器、移动变阻器、位置传感器、旋转开关、电动机、发电机、风力涡轮机、滑环系统、执行机构或集电器。
14.用于制造根据权利要求1至13之一所述的滑动接触件的方法，其特征在于，所述基体用所述焊接辅助层来涂覆，优选地通过轧制包覆、溅射、电镀涂敷到所述基体上，并且所述滑动接触体借助于所述焊接辅助层优选地通过电阻焊、点焊和／或激光焊而被焊接到所述基体上。
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