CN106099596A - 具有旋转对称的弯矩的弹簧支架上的含贵金属的接触件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于滑动触头的弹簧触头，带有连接区域（24）和至少一个接触区域，包括弹簧元件和贵金属，其中，弹簧触头包括导电的弹簧支架（1、11、21、31）和至少一个接触件（2、12、22、32），其中，弹簧支架在垂直于弹簧支架的牵伸的延展部分的平面内具有基本上对称的刚性，并且由导电的、基本上无贵金属的材料制成，以及其中，至少一个接触件与弹簧支架导电地连接，包括至少一个用于形成滑动触头的表面以及接触件的表面的材料包含贵金属或贵金属合金。本发明也涉及一种包括这种弹簧触头的滑环转换器，其中，一个或若干接触件导电地贴靠在滑环上，本发明还涉及一种带有这种滑环转换器的发动机和一种带有这种滑环转换器的发电机。

Description

具有旋转对称的弯矩的弹簧支架上的含贵金属的接触件

本申请是申请日为2011年10月10日、发明名称为“具有旋转对称的弯矩的弹簧支架上的含贵金属的接触件”、申请号为201180049438.3（国际申请号是PCT/EP2011/005049）的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于滑动触头的弹簧触头，带有连接区域和至少一个接触区域，包括牵伸的弹簧元件和贵金属。

本发明还涉及一种包括这种弹簧触头滑环转换器以及一种发动机和一种带有这样的滑环转换器的发电机。

背景技术

用于滑动触头的弹簧触头由现有技术良好地公开。滑动触头用于将电流从设备的静止部分传递给设备的运动的第二部分。滑动触头或滑行触头尤其使用在发动机和发电机中，此时电流被传递给转动的部分。在此形成了所谓的滑环转换器，在滑环转换器中，弹簧触头在滑环上滑动并且这样建立起了弹簧触头到滑环的导电连接。

接触区域是向着本来的滑动触头或滑行触头的电输入线路或输出线路，发动机通过该接触区域被驱动或通过该接触区域将由发电机产生的电流导出。接触区域在此可以既用于紧固弹簧触头又用于建立起与电接口的导电连接。这种紧固可以例如通过铆接、点焊和/或通过钎焊实现。

弹簧触头大多被这样构造，即，将板簧压到滑环上或另一个配合触头上并且在此建立起一种电接触。在此，充分利用板簧的弹簧力来产生电触头到配合触头的永久的压力，这个压力即使在配合触头朝着弹簧触头的板簧运动时也确保了不间断的导电连接。这种弹簧触头例如由US 2010/0096 168 A1公开。

弹簧触头通常由贵金属或贵金属合金制成，以便防止弹簧触头，尤其是电触头的表面钝化以及这样确保了连续的导电连接。为此，当弹簧触头具有由贵金属或贵金属合金制成的包套时就够了。可使用的贵金属或贵金属合金由此被限定，即，它们必须具有合适的机械性能，以便不会降低或至少保持弹簧触头的弹簧力。材料的弹性模数和弹性变形范围必须与弹簧触头的机械要求相匹配。因此仅考虑特定的贵金属和贵金属合金。

此外，在此的缺陷在于，在安装板簧时，必须位置精确地置入这种板簧，以便确保足够强的接触。在安装这种板簧时的公差因此很窄。此外，包含贵金属的弹簧触头很昂贵且部分在构造时很耗费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种弹簧触头、一种滑环转换器、一种发动机和一种发电机，其克服了现有技术的缺陷。这种弹簧触头应当一方面能够方便地安装，或在安装时具有尽量大的公差，以及另一方面能尽量成本低廉地被构造。

本发明所要解决的技术问题由此解决，即，弹簧触头包括导电的弹簧支架和至少一个接触件，其中，弹簧支架在垂直于弹簧支架的牵伸的延展部分的平面中具有基本上局部对称的刚性并且由一种导电的、基本上无贵金属的材料制成，以及其中，至少一个接触件与弹簧支架导电地连接，包括至少一个用于形成滑动接触的表面且接触件的表面的材料包含贵金属或贵金属合金。

按照本发明，基本上不含贵金属的材料也指的是这样一种材料，在这种材料中还出现了少量贵金属或贵金属的踪迹。为了达到尽量成本低廉地构造弹簧触头的目的，使用非贵重的弹簧金属线完全足够了。用于清除贵金属的耗费的材料的清洁恰好阻碍这一目的。贵金属按照本发明尤其指的是铂、金、银、铑、钯和铱。

在此可以规定，至少一个接触件与弹簧支架通过阻焊、激光焊、点焊、粘接、钎焊、铆接和/或烧结连接。

此外可以规定，至少一个接触件是柱筒形的、球形的、U形的、伴随焊瘤地成型或是半球形的。

按照本发明的弹簧触头可以由此而出众，即，至少一个接触件由实心的贵金属或贵金属合金构成或是带有含贵金属的包套的铠装金属线或铠装球。

也可以规定，弹簧支架在与接触件的连接部中是扁平的、坑状的或被造型，或者弹簧支架在与接触件的至少一个连接部中是扁平的、坑状的和/或被造型。

连接的这样的形状可以被冲压制得。冲压部在此也可以用于夹牢或夹紧一个或若干接触件。通过冲压形成的开口然后不仅用于触点接通，也用于夹持接触件。

在此可以规定，冲压部可以对置地设置在横截面呈圆形的弹簧支架的两个侧面上，弹簧支架尤其包括两个平行的平面的冲压部，它们优选被布置在弹簧支架的中心。

平面的冲压部一方面用于在弹簧支架呈V形弯曲时使弹簧支架的保持接触件的臂在限定的位置上弯折以及朝限定的方向弯折。在有两个接触件的弹簧支架中，也可以由此使经弯折的弹簧支架的两个接触件位置精确地对置。另一方面，扁平的冲压部用于使弹簧支架能稳定地紧固在平面的构件上。其上紧固有这类弹簧支架的扁平的印制电路板，可以平面地与扁平的冲压部连接。此外，弹簧支架然后就不那么容易转动。在安装或装配这种弹簧支架时，必须注意正确的定位。按照本发明，通过弹簧支架在基底、印制电路板或其它构件上的平面的支承，也实现了，使带有接触件的弹簧支架的臂以正确的角度从基底、印制电路板或其它构件拉伸。

平面的以及非平面的冲压部可以规定作为额定弯曲部位。

按照本发明可以规定，至少两个接触件设置在V形的弹簧支架的两个端部上。

在此可以规定，连接区域布置在弹簧支架的中心，其中，在V形的弹簧支架的一个或若干弯折的区域中设置有扁平的冲压部和/或至少一个凹口状的冲压部以用于V形的弯曲，优选关于两个接触件居中。

由此可以形成一种夹紧接触，在夹紧接触中，滑环布置在弹簧支架的两个夹持接触件的臂之间。由此产生了一种稳定的接触，也就是说，触点接通极少被中断，因为滑环从两侧被接触件搭接。

特别有利的弹簧触头的特征在于，弹簧支架为60 mm至250 mm，优选100 mm至200mm，特别优选为150 mm长。

此外可以规定，一个或若干接触件为2 mm至15 mm，优选为5 mm至10 mm，特别优选为8 mm宽和/或长。

在一个或若干接触件呈球形时规定，一个球形的接触件或若干球形的接触件具有0.3 mm至2 mm，优选0.5 mm至1.5 mm，特别优选为1 mm的直径。

按照本发明也可以规定，弹簧支架是横截面呈圆形的弹簧金属线，有在横截平面中至少局部对称的刚性。

也可以由此生成弹簧支架的弹簧力的推进方向，即，在弹簧支架上设置合适的变形处，例如冲压部，其不同于弹簧支架的否则对称的形状。

在本发明的一种备选的设计方案中规定，弹簧支架是一种绞扭的板簧，其在垂直于扭转轴线的平面中具有关于绞扭的板簧的至少一个区域对称的刚性。

可以规定，弹簧支架在垂直于弹簧支架的经牵伸的延展部分的平面中具有局部对称的刚性。

对称的刚性的区域可以包括弹簧支架的大部分长度或甚至整个弹簧支架。

此外可以规定，弹簧支架和/或一个接触件或若干接触件是有可达2 mm，优选0.1mm至1 mm，特别优选0.5 mm的直径的金属线件。

按本发明的弹簧触头的特征可以在于，弹簧支架包括钢和/或铜和/或铍，尤其由贵金属或铜和铍构成，特别优选由CuBe2构成。

构成弹簧支架的材料是一种弹簧弹性的非贵金属材料。

CuBe2在此指的是一种由铜和铍构成的弹簧弹性的混合物，有质量百分比约为98%的铜和质量百分比为2%的铍。这种混合物不是单相地制成合金。该混合物或各种相的组织促成了弹簧支架的良好的弹性特性。

按照本发明，至少一个接触件包括贵金属，尤其是包括金、银、钯和/或铂的金属间化合的合金。

按照本发明也可以规定，至少一个接触件由Au-Ag-Pd合金构成或是一种带有包含Au、Ag和/或Cu，尤其是包含Au-Ag-Pd合金的贵金属包套的铠装金属线。

本发明也涉及一种滑环转换器，其包括这弹簧触头，其中规定，一个或若干接触件用表面导电地贴靠在至少一个滑环上。

本发明此外也涉及一种带有这类滑环转换器的电动机。

最后，本发明也涉及一种带有这种滑环转换器的发电机。

本发明基于这样一种惊人的认识，即，通过使用单一的金属线或绞合的弹簧，实现了弹簧支架的对称的刚性，以及在安装弹簧触头时实现了较大的公差，因为弹簧触头也朝着垂直于弹簧力的方向运动，所述弹簧力将该触头压到配合触头上。

此外，必须仅接触件的电触头由贵金属或贵金属合金制成。这样做的优势在于，通过使用较少的贵金属节省了成本。另一个优势在于，贵金属或贵金属合金不再必须具有特殊的弹性特性，因为不是接触区域，而是弹簧支架决定了弹簧触头的弹性特性。也可以使用一些迄今为止都基于不利的弹性特性而未予以使用的贵金属或贵金属合金。现在尤其可以使用耐磨的贵金属合金，因此接触区域尤其被长时间保持能够导电。

接触件仅用于形成真正的滑动触头或滑行触头。弹簧触头的弹性特性完全或至少基本上由弹簧支架决定。两种对弹簧触头而言重要的特性，亦即弹性特性和建立接触的特性，则通过两个构件，亦即弹簧支架和接触件，相互分开地确定，并且可以通过按本发明的结构相互分开地调整。

通过冲压部也成功地将横截面呈圆形的金属线轻易地弯曲成V形。此外，当设置平面的冲压部时，强烈简化了按本发明的弹簧支架的位置精确的安装或转配。板簧的相对由横截面呈圆形构造的弹簧的优势，通过在平面的冲压部上的平面的支承得到补偿。

附图说明

接下来借助四幅示意性示出的附图阐释本发明的实施例，但在此并不会限制本发明。附图中：

图1示出一种按本发明的弹簧触头，带有柱筒形的弹簧支架和接触件；

图2示出第二种按本发明的弹簧触头，带有柱筒形的弹簧支架和球形的接触件；

图3示出第三种按本发明的弹簧触头，带有两个接触件；并且

图4示出第四种按本发明的弹簧触头，带有两个接触件。

具体实施方式

图1示意性示出了按本发明的弹簧触头，带有柱筒形的弹簧支架1，弹簧支架例如由横截面呈圆形的金属线构成。在弹簧支架1上布置有柱筒形的接触件2，其同样可以是金属线件。弹簧支架1由有导电能力的弹性材料，例如合金，如CuBe2或贵金属构成。接触件2由包含贵金属合金或贵金属的实心的金属线构造而成。铠装金属线件可以同样用作接触件2，其中，包套包含贵金属或贵金属合金。金合金尤其适用于接触件2的贵金属合金。

弹簧支架1的两个端部适合作为用于弹簧触头的接触区域。接触区域用于将弹簧触头与导体连接起来，通过导体可以在弹簧触头上施加一个电压。同时可以将弹簧触头紧固和固定在这个接触区域上。

接触件2通过钎焊介质（未示出）与弹簧支架1连接，钎焊介质布置在接触件2和弹簧支架1之间并且将两者导电地相互连接起来。

图2示意性示出了弹簧触头，带有柱筒形的弹簧支架11和球形的接触件12。为了更好地容纳球形的接触件12，在弹簧支架上设有连接面13，接触件12在连接面上通过可以导电的粘接剂（未示出）与弹簧支架11连接。连接面13通过对柱筒形弹簧支架11的冲压产生。在冲压时也可以产生连接面13的成型。通过成型可以例如使在连接面13上的表面变大，以便产生与粘接剂的更为牢固的连接。成型同样可以致力于由此产生弹簧支架11与接触件12的直接连接，即，使连接面13的外形的尖端或棱边被压入接触件12。若使用不能导电的粘接剂，那么必须在弹簧支架11和接触件12之间建立起能导电的连接。这一点可以用能导电的涂层或通过连接面13与接触件12的直接连接实现。

接触面13的其它成型也是可行的。因此接触面13的形状可以例如与接触件12的形状相匹配。这一点尤其在接触件12与弹簧支架11的连接应当通过焊接工艺建立或仅应使用钎焊介质或粘接剂时特别有利。

图3示出了带有弹簧支架21的接触弹簧，在弹簧支架21的两个端部上，柱筒形的接触件22与弹簧支架21连接。为了改善接触件22的定位，设两个带有在弹簧支架21内的连接面23的冲压部。连接面23可以如按图2的连接面13那样冲压。在弹簧支架21的中心设另一个冲压部24，其可以用作接触区域和紧固区域。

在冲压部24的棱边上，接触弹簧可以弯折，以便产生一种V形的接触弹簧。在冲压部24的两个棱边25上，弹簧支架21可以朝着冲压部24弯折45°，因而弹簧支架21的两个臂相夹成一个约90°的角。当然也可以生成其它的弯折角，以便产生有其它角度的V形接触弹簧。在弯折的弹簧支架21的两个臂之间可以布置一个滑环，其与两个接触件22连接。为此，滑环被夹紧在接触件22之间，因而弹簧支架21的两个臂用它们的弹簧力将接触件22压到滑环上以及因而产生了从弹簧支架21的冲压部24通过接触件22到滑环的导电连接。为了得到一种持久导电的表面，接触件22至少在其表面上由贵金属或贵金属合金制成。

在安装弹簧支架21时，平面的冲压部24贴靠在安装场合的表面上，因而达到了一种相对弹簧支架21的防转动的紧固。转动必须被阻止，因为接触件22仅布置在弹簧支架21的金属线的一侧上。此外，通过冲压部24实现了预定在弹簧支架21上用于形成V形的额定弯曲部位。由此达到了接触件22在V形中位置精确地对置。

图4示意性地示出了弹簧触头的一种备选的设计方案，带有伸长的、有两个接触件32的柱筒形弹簧支架31，这两个接触件布置在弹簧支架31的两个端部上。柱筒形的接触件32定位在两个有在弹簧支架31内的连接面33的冲压部中。在两个接触件32之间设两个凹口35。这些凹口35是薄弱部位，弹簧支架31在它们上能够弯曲。弹簧触头因此仅朝预定的、所期望的方向V形地成型。

所有所示的弹簧触头可以取代用横截面呈圆形的金属线地也用绞扭的板簧作为弹簧支架（1、11、21、31）构造而成。绞扭的板簧可以由有伸长的扁平的形状的金属板材件形成。为此，金属板材件沿矩形的伸长的一侧的对称轴线转动，亦即绞合，因而板簧形成了一个螺旋。这样形成的螺旋可以沿所有方向弯曲并且具有关于垂直于扭转轴线的平面尽量对称的刚性。

弹簧支架（1、11、21、31）的对称结构通过绞扭的板簧或通过柱筒形的金属线促成了弹簧支架（1、11、21、31）的局部对称的刚性。由此一方面产生了用于建立滑动触头的必要的弹簧力，另一方面则通过垂直于这一弹簧力的可动性实现了在安装弹簧触头时的公差。按本发明的弹簧触头因此能更为方便地被安装。

在前述说明书以及权利要求、附图和实施例中公开的本发明的特征，无论是单独的，还是任意组合，都对在其各种实施形式中实现本发明至关重要。

附图标记列表

1、11、21、31 弹簧支架

2、12、22、32 接触件

13、23、33 连接面

24 冲压部

25 弯折处/棱边

35 凹口

Claims (9)

1.用于滑动触头的弹簧触头，具有连接区域（24）和至少一个接触区域，包括牵伸的弹簧元件和贵金属，其中弹簧触头包括导电的弹簧支架（1、11、21、31）和至少一个接触件（2、12、22、32），其中弹簧支架（1、11、21、31）在垂直于弹簧支架（1、11、21、31）的牵伸的延展部分的平面内具有基本上局部对称的刚性并且由导电的、基本上无贵金属的材料制成并且其中所述至少一个接触件（2、12、22、32）与弹簧支架（1、11、21、31）导电地连接、包括至少一个用于形成滑动触头的表面并且接触件（2、12、22、32）的表面的材料包括贵金属或贵金属合金，其特征在于

弹簧支架（1、11、21、31）是绞扭的板簧，所述板簧在垂直于扭转轴线的平面内具有关于绞扭的板簧的至少一个区域对称的刚性。

2.按权利要求1所述的弹簧触头，其特征在于，至少一个接触件（2、12、22、32）是柱筒形的、球形的、U形的、伴随焊瘤成型的或半球形的。

3.按前述权利要求之一所述的弹簧触头，其特征在于，至少一个接触件（2、12、22、32）由实心的贵金属或贵金属合金构成或者是带有含贵金属的包套的铠装金属线（2）或铠装球（12）。

4.按前述权利要求之一所述的弹簧触头，其特征在于，弹簧支架（11、21、31）在与接触件（2、22、32）的连接部（13、23、33）中是扁平的、坑状的或被造型，或者弹簧支架（11、21、31）在与接触件（2、22、32）的至少一个连接部（13、23、33）中是扁平的、坑状的并且/或者被造型。

5.按前述权利要求之一所述的弹簧触头，其特征在于，至少两个接触件（22、32）设置在V形弹簧支架（21、31）的两个端部上。

6.按权利要求5所述的弹簧触头，其特征在于，连接区域（24）布置在弹簧支架（21、31）的中心，其中在V形弹簧支架（21、31）的一个弯折（25）或若干弯折（25）的区域中设置了扁平的冲压部（24）和/或至少一个凹口状的冲压部（35）以用于弯曲V形，优选关于两个接触件（22、32）居中。

7.滑环转换器，包括按前述权利要求之一所述的弹簧触头，其特征在于，一个接触件（2、12、22、32）或若干接触件（2、12、22、32）利用表面导电地贴靠在至少一个滑环上。

8.电动机，带有按权利要求7所述的滑环转换器。

9.发电机，带有按权利要求7所述的滑环转换器。