DE102008057735A1

DE102008057735A1 - Bimetallkontakt

Info

Publication number: DE102008057735A1
Application number: DE200810057735
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Langhoff
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2010-05-20
Also published as: DE102007031619B4; EP2015405A2; EP2015405A3; DE102007031619A1

Abstract

Elektrischer Steckverbinder, umfassend einen zylindrischen Stiftkontakt und einen Buchsenkontakt mit einem hyperbolisch tordierten Kontaktkäfig mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden tordierten Kontaktlamellen, welche einen im Wesentlichen zylindrischen Kontaktaufnahmeraum zur Aufnahme des zylindrischen Stiftkontaktes bilden, wobei sich der Kontaktkäfig zur Mitte des Kontaktaufnahmeraums hin in seinem Durchmesser verjüngt, wobei die Außenkontur des zylindrischen Stiftkontaktes vergrößert ist gegenüber dem Kontaktaufnahmeraum im Lamellenbereich, so dass die Kontaktlamellen beim Stecken des zylindrischen Stiftkontaktes in den Buchsenkontakt neben ihrem radialen Ausfedern zusätzlich eine Längenstreckung und plastische Verformung so erfahren, dass die Kontaktlamellen dadurch flächig über die Außenkontur des zylindrischen Stiftkontaktes gespannt werden und die Gesamtfläche der von den Kontaktlamellen überdeckten Innenfläche des Kontaktaufnahmeraums 20% bis 40% überspannt und wobei die Fläche der Zwischenräume, die durch die Kontaktlamellen gebildet werden, 60% bis 80% überdeckt, wobei der Kontaktkäfig über Außen angeordnete Bundstege verfügt, welche zueinander tordiert sind und dass der Torsionswinkel des hyperbolisch tordierten Kontaktkäfigs so gewählt ist, dass der Durchmesser im Lamellenberich zwischen 81% und 92% gegenüber dem Innendurchmesser im Bereich der Bundstege eingeschnürt ist, vorzugsweise 84% bis 89%, wobei der Kontaktkäfig (3) aus walzplattiertem Band ...

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 der Patentanmeldung DE 10 2007 031 619.6 .
Die Vorrichtung gemäß Hauptanmeldung besteht aus einem beliebigen Kontaktmaterial.
Das Kontaktelement des elektrischen Steckverbinders muss allerdings eine hohe und ausreichende Kontaktnormalkraft sicherstellen und eine gute Leitfähigkeit zum Stromtransport aufweisen. Allerdings stellt die Kombination gewünschter Eigenschaften, insbesondere guter mechanischer Eigenschaften und guter Federeigenschaften, sowie eine hohe Leitfähigkeit des Kontaktes ein Interessenskonflikt bei der Auswahl potenzieller Kontaktmaterialien dar.
Im Stand der Technik werden insbesondere die Oberflächen solcher Kontakte galvanisch beschichtet, vorzugsweise galvanisch vergoldet.
Die Verwendung reinen Kupferwerkstoffes ist für Steckverbinder gattungsgemäßer Art zu teuer und würde nicht sämtliche mechanische und elektrische Eigenschaften insgesamt vereinen.
Im Stand der Technik sind eine Vielzahl weiterer Metalle, insbesondere Legierungselemente bekannt, die jedoch teilweise entweder zu hochpreisig sind, also zu teuer, oder andererseits nicht alle gewünschten Eigenschaften vereinen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung neben den konstruktiven Merkmalen eines Steckverbinders gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 der Hauptanmeldung, einen solchen Steckverbinder derart weiterzuentwickeln, dass vorgenannte technische Probleme überwunden werden.
Insbesondere soll eine Alternative gefunden werden, welche die Probleme mangelhafter Federeigenschaften umgeht und nach Möglichkeit, bei der Herstellung ein Prozessschritt insgesamt einspart werden kann.
Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, dass spezielle Verbundmaterialien aus einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht zur Konstruktion eines Kontaktlamellengitters verwendet werden. Vorzugsweise wird walzplattierter Stahl mit einer aufplattierten hochleitfähigen Kupferschicht versehen. Es können aber auch alternative Grundmaterialien mit einer walzplattierten Kupferschicht als Kontaktmaterial verwendet werden.
Die zuvor genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst.
Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung in Verbindung mit der Beschreibung aus dem Hauptpatent DE 10 2007 031 619.6 und der folgenden ergänzenden Beschreibung erläutert.
Weiterhin sind einbezogen die Figuren aus dem Hauptpatent, wie zuvor genannt.
Im weiteren zeigt die 1 eine Ansicht eines walzplattierten Materialaufbaus eines erfindungsgemäßen Kontaktlamellengitters.
In der 1 ist der schematische Aufbau eines Ausschnittes eines Sandwichmaterials einer geeigneten Materialkombination gezeigt, hergestellt als walzplattiertes Band.
Die Vorteile eines mechanisch erzeugten Sandwichaufbaus ergeben sich durch den Bimetalleffekt der beiden unterschiedlichen, im Wesentlichen in geeigneter, vorteilhafterweise in nahezu gleicher Stärke ausgebildeten Schichten, die dazu führt, dass bei Stromfluss und der damit verbundenen Temperaturerhöhung, sich die Materialien einer solchen Materialkombination unterschiedlich ausdehnen und insofern eine Biegung des Elementes in eine gewünschte Richtung erzeugt wird. Dieser Bimetalleffekt wird dazu genutzt, um bei geeigneter Ausrichtung und Dicke der beiden Schichten in einem Kontaktsystem, die Radaktion der Kontaktnormalkraft beim Erwärmen des Kontaktes zu kompensieren und die Kontaktnormalkraft durch die unterschiedlichen Längenausdehnungen der Materialien beim Erwärmen zu erhöhen, also eine zusätzliche Kraftkomponente auf den korrespondierenden Kontaktstift 1 zu erzeugen.
Vorzugsweise, wie in der 1 dargestellt, ist das walzplattierte Band 34 als Zweischichtmaterial ausgebildet, wobei die Grundträgerschicht 35 vorzugsweise aus Stahl und die walzplattierte Deckschicht 36 vorzugsweise aus Kupfer gebildet ist. Andere Materialkombinationen, die ebenfalls einen Bimetalleffekt zeigen und gleichzeitig mechanische Stabilität im ersten Material und hohe Stromtragfähigkeit im zweiten Material aufweisen, sind ebenso als gleichwertig zu betrachten.
Ebenso könnten auch drei und mehrere Schichten geeigneter Metalle gewählt werden in geeigneter Schichtsdicke. Darauf kann zusätzlich zur Veredelung, zum Beispiel Korrosionsschutz, eine wesentlich dünnere Schicht, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 μm dick aufgebracht werden, also weniger als 1/10 bis 1/1000 der jeweils ersten und zweiten Schichtdicke der beiden Bimetallschichten des walzplattierten Bandes. Die Veredelungsschichten, vorzugsweise galvanische Schichten, tragen jedoch nicht zum Bimetall-Effekt in der erfindungsgemäßen Weise bei, sondern sind als Schutzschichten zu betrachten.
Aus dem Schichtmaterial können in Folge von Stanz-/Biegeprozesse erfindungsgemäße Kontakte hergestellt werden, welche in Folge des Bi-Metall-Effektes eine besonders gute Kontaktnormalkraft erzeugen.

34: Walzplattiertes Band
35: Grundträgerschicht
36: Walzplattierte Deckschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102007031619 [0001, 0012]

Claims

Elektrischer Steckverbinder, umfassend einen zylindrischen Stiftkontakt (1) und einen Buchsenkontakt (2) mit einem hyperbolisch tordierten Kontaktkäfig (3) mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden tordierten Kontaktlamellen (4), welche einen im Wesentlichen zylindrischen Kontaktaufnahmeraum (5) zur Aufnahme des zylindrischen Stiftkontaktes (1) bilden, wobei sich der Kontaktkäfig (3) zur Mitte des Kontaktaufnahmeraums (5) hin in seinem Durchmesser verjüngt, wobei die Außenkontur des zylindrischen Stiftkontaktes (1) vergrößert ist gegenüber dem Kontaktaufnahmeraum (5) im Lamellenbereich (6), so dass die Kontaktlamellen (4) beim Stecken des zylindrischen Stiftkontaktes (1) in den Buchsenkontakt (2) neben ihrem radialen Ausfedern zusätzlich eine Längenstreckung und plastische Verformung so erfahren, dass die Kontaktlamellen (4) dadurch flächig über die Außenkontur des zylindrischen Stiftkontaktes (1) gespannt werden und die Gesamtfläche der von den Kontaktlamellen (4) überdeckten Innenfläche des Kontaktaufnahmeraums (5) 20% bis 40% überspannt und wobei die Fläche der Zwischenräume, die durch die Kontaktlamellen (4) gebildet werden, 60% bis 80% überdeckt, wobei der Kontaktkäfig (3) über Außen angeordnete Bundstege (7a, 7b) verfügt, welche zueinander tordiert sind und das der Torsionswinkel des hyperbolisch tordierten Kontaktkäfigs (32) so gewählt ist, dass der Durchmesser im Lamellenbereich (6) zwischen 81% und 92% gegenüber dem Innendurchmesser im Bereich der Bundstege (7a, 7b) eingeschnürt ist, vorzugsweise 84% bis 89%, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkäfig (3) aus walzplattiertem Band hergestellt ist.
Elektrischer Steckverbinder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das walzplattierte Band aus einem Basismaterial besteht, auf welches Kupfer aufplattiert wurde.
Elektrischer Steckverbinder gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass das Basismaterial des walzplattierten Bandes aus Stahl hergestellt ist.
Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Buchsenkontakt (2) mit seinem Kontaktkäfig (3) aus einem Bimetall hergestellt ist, so dass bei Temperaturerhöhung im Falle des Stromflusses der Bimetalleffekt zu einer erhöhten Anpresskraft der Kontaktlamellen (4) gegenüber dem Stiftkontakt (1) führt.
Elektrischer Steckverbinder, gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das walzplattierte Band (34) aus einer Grundträgerschicht (35) und einer walzplattierten Deckschicht (36) besteht.
Elektrischer Steckverbinder, gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schichten (35, 36) ungefähr gleich dick ausgebildet sind.
Elektrischer Steckverbinderkontakt, hergestellt aus einem walzplattiertem Bi-Metall-Band (34) mit einer Grundträgerschicht (35) und einer walzplattierten Deckschicht (36).