DE10161317A1

DE10161317A1 - Relais-Kontaktelement und Verfahren zur Herstellung davon

Info

Publication number: DE10161317A1
Application number: DE10161317A
Authority: DE
Inventors: Roland Arand
Original assignee: Matsushita Electric Works Europe AG
Current assignee: Panasonic Electric Works Europe AG
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-07-03
Also published as: SI1320113T1; EP1320113A2; EP1320113B1; DE50212263D1; ATE395713T1; EP1320113A3

Abstract

Ein Relais-Kontaktelement weist ein unrundes Nietloch 13 auf, durch das der Nietstift 17 eines Kontaktniets 15 geschoben wird. Anschließend wird der Nietstift 17 in auf die Form des Nietlochs 13 angepaßten Randbereichen mittels eines speziell geformten Stempels 18 stärker gestaucht als in seinem Innenbereich. Damit entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen Kontaktfeder 11 und Niet 15 mit guter mechanischer Belastbarkeit und verbesserter thermischer und elektrischer Leitfähigkeit.

Description

In Relais wird ein elektrischer Schaltkontakt häufig über eine mit einem Kontaktstück versehene Metallfeder realisiert. Die Kontaktfeder wird mechanisch oder elektrisch über eine Betätigungseinrichtung mit hoher Schaltfrequenz zwischen offener und geschlossener Stellung hin- und herbewegt.

Das Kontaktstück besteht meist in einem balligen oder kronenförmigen Niet, der im oberen Bereich der Kontaktfeder angenietet ist und eine besonders gute Leitfähigkeit aufweist.

Zur Herstellung der Nietverbindung wird in die Kontaktfeder ein Loch gestanzt und der pilzförmige Kontaktniet hineingesteckt. Anschließend wird das durchgesteckte Stiftende des Nietes mit einem Nietstempel gestaucht, so daß eine formschlüssige Verbindung zwischen Niet und Kontaktfeder entsteht. Im Stand der Technik werden runde Nietlöcher und Stempel mit im wesentlichen flachem bzw. linsenkopfförmigem Ende verwendet.

Mit der fortschreitenden Miniaturisierung in der Relaistechnik sollen alle Bauteile eines Relais, also insbesondere die Kontaktfeder, möglichst klein und schmal gehalten werden. Dadurch wird der Abstand des Nietlochs zu den Seitenkanten der länglichen Kontaktfeder so klein, daß durch den Nietprozeß Materialverwerfungen in der Kontaktfeder auftreten können. Dies führt zu einer erhöhten Bruchgefahr, die es gerade für Sicherheitsrelais zu vermeiden gilt.

Zusätzlich muß die Nietverbindung eine hohe mechanische Belastbarkeit und einen geringen elektrischen Übergangswiderstand aufweisen. Dennoch entstehende Stromwärme soll möglichst gut in die Kontaktfeder abgeleitet werden, also ist auch eine hohe thermische Leitfähigkeit der Nietverbindung erwünscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, Materialschädigungen der Kontaktfeder beim Nietprozeß zu minimieren und trotzdem eine gute mechanische, thermische und elektrische Verbindung zwischen Kontaktniet und Kontaktfeder zu gewährleisten.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit dem in Anspruch 1 angegebenen Relais-Kontaktelement und dem in Anspruch 2 angegebenen Nietverfahren. Darin wird das Nietloch nicht rund ausgestaltet, und der Kontaktniet in bestimmten Randbereichen stärker gestaucht als in seinem Innenbereich.

Die unrunde Form des Nietlochs erlaubt es nämlich, die beim Nietprozeß im Trägerelement (Kontaktfeder) auftretenden Kräfte in bestimmte Richtungen abzuschwächen. Die partiell stärkere Stauchung des Nietes gewährleistet wiederum die formschlüssige, gut leitfähige Verbindung zwischen Kontaktniet und Kontaktfeder.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. So betreffen die Ansprüche 3 und 4 eine spezielle Ausgestaltung des Nietstempels, so daß dieser in bestimmten Randteilbereichen länger ist als in seiner Mitte. Dieser Längenunterschied soll aber vorzugsweise nicht größer sein als die gesamte, durch das Nietloch hervorstehende Länge des Nietstifts.

In den Unteransprüchen 5 bis 7 wird die Form des Nietlochs spezifiziert. Das Nietloch soll vorzugsweise aus einer Kreisfläche mit zwei, im wesentlichen zu den Seitenkanten hin gerichteten, Ausbuchtungen bestehen. Damit werden die beim Nietprozeß auftretenden Kräfte von den Seitenkanten abgelenkt und Materialverwerfungen in den schmalen Stegen zwischen Nietloch und Seitenkanten vermieden. Anschließend wird der Niet in den an die Ausbuchtungen angrenzenden Randbereichen stärker als in seinem Innenbereich gestaucht und so eine gute Verbindungsqualität erzielt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt, jeweils in schematisierter Seitenansicht:
Fig. 1 das Kontaktfeder-Vorderende und einen davon getrennten Kontaktniet;
Fig. 2 Kontaktfeder, Kontaktniet und Stempel unmittelbar vor dem Nietprozeß; und
Fig. 3 das fertige Relais-Kontaktelement.
In Fig. 1 ist das freie Ende einer Kontaktfeder 11 mit einem Betätigungselement 12 gezeigt, das sich zum Beispiel von einem mechanischen Betätiger führen läßt. In den Endbereich der schmalen Kontaktfeder 11 ist ein Nietloch 13 gestanzt, das zu den Seitenkanten der Kontaktfeder 11 hin zwei runde Ausbuchtungen 14 aufweist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Ausbuchtungen 14 nicht voll senkrecht zu den Seitenkanten der Kontaktfeder 11 stehen, sondern leicht verdreht dazu.
Unter der Kontaktfeder 11 ist ein herkömmlicher, pilzförmiger Kontaktniet 15 mit einer balligen Oberseite 16 und einem zylinderförmigen Nietstift 17 an seiner Unterseite gezeigt.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, wird der Nietstift 17 durch das Nietloch 13 bis zum Anschlag mit der Oberseite 16 des Kontaktniets 15 durchgesteckt. Anschließend lassen sich Kontaktfeder 11 und Kontaktniet 15 in einem Nietprozeß mittels eines Stempels 18 verbinden. Dabei staucht der Stempel 18 das weichere Material des Nietstifts 17 so, daß eine formschlüssige Verbindung zwischen Niet 15 und Trägerelement (Kontaktfeder 11) entsteht.
Der Stempel 18 weist dabei kein flaches Ende auf, sondern ist torbogenartig ausgefräst, so daß er zwei längere Randteilbereiche 19 aufweist. Beim Nietprozeß werden daher zunächst nur die unter diesen Randteilbereichen 19 befindlichen Bereiche des Nietstifts 17 gestaucht und erst im Anschluß daran und entsprechend schwächer der Innenbereich.
Insgesamt ist die Querschnittsfläche des Stempels 19 kreisförmig und größer als die des Nietstiftzylinders 17.
Fig. 3 zeigt das freie Ende eines fertigen Relais-Kontaktelements. Man erkennt die stärkere Stauchung des Nietstifts 17 in den Randbereichen 20, die die Ausbuchtungen 14 des Nietlochs 13 voll mit Material überdecken und dadurch eine formschlüssige Verbindung guter Leitfähigkeit herstellen.
Die Verbesserung der mechanischen, thermischen und elektrischen Verbindungseigenschaften beruht vor allem auf dem durch die Ausbuchtungen 14 erreichten größeren Oberflächenkontakt zwischen Kontaktfeder 11 und Niet 15. Die spezielle Form des Stempels 18 bewirkt eine stärkere Stauchung des Nietstifts 17 in bestimmten Randbereichen und damit eine Materialanhäufung in den Ausbuchtungen 14.
Das Ausführungsbeispiel wurde allein auf die Anbringung des Kontaktniets am freien Ende einer Kontaktfeder bezogen. Die Erfindung ist aber auch auf vergleichbare Nietverbindungen, wie z. B. die Nietverbindung des unteren Endes der Kontaktfeder mit den Anschlußstücken des Relais anwendbar.
Ebenso sind alternative Ausgestaltungen des unrunden Nietlochs 13, z. B. mit drei oder mehr Ausbuchtungen 14 und dazu entsprechend geformte Nietstempel 18 denkbar. Bezugszeichenliste 11 Trägerelement/Kontaktfeder
12 Betätigungselement
13 Nietloch
14 Ausbuchtungen
15 Kontaktniet
16 Oberseite des Kontaktniets
17 Nietstift
18 Stempel
19 Stempelrandbereiche
20 Nietstiftrandbereiche

Claims

1. Relais-Kontaktelement mit einem Trägerelement (11) und einem Kontaktniet (15) mit Nietstift (17), dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägerelement (11) ein unrundes Nietloch (13) aufweist, und
der Nietstift (17) in bestimmten, auf die Form des Nietlochs (13) angepaßten Randbereichen (20) stärker gestaucht ist als in seinem Innenbereich.

2. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem Niet (15) mit Nietstift (17) und einem Trägerelement (11), dadurch gekennzeichnet, daß
der Nietstift (17) durch ein unrundes Nietloch (13) im Trägerelement (11) geschoben wird, und
mittels eines speziell geformten Stempels (18) bestimmte Randbereiche (20) des Nietstifts (17) stärker gestaucht werden als der Innenbereich des Nietstifts.

3. Stempel zur Verwendung in einem Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (18) ein Endprofil aufweist, das in Randteilbereichen (19) länger ist als in der Mitte.

4. Stempel nach Anspruch 3, wobei der nach dem Durchschieben aus dem Nietloch (13) hervorstehende Teil des Nietstifts (17) länger ist als die maximale Höhendifferenz im Endprofil des Stempels (18).

5. Erfindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Nietlochfläche im wesentlichen aus einer Grundfläche, vorzugsweise einer Kreisfläche, mit einzelnen Ausbuchtungen (14) besteht.

6. Erfindung nach Anspruch 5, wobei die Ausbuchtungen (14) an den zwei Nietlochbereichen vorgesehen sind, die im wesentlichen den kürzesten Abstand zu den Seitenkanten des Trägerelements (11) aufweisen.

7. Erfindung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Nietstift (17) in seinen an die Ausbuchtungen (14) angrenzenden Randbereichen (20) stärker als in seinem Innenbereich gestaucht wird.