DE102014114721B4 - Elektrischer Steckverbinder und Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Kontaktoberfläche eines elektrischen Steckverbinder-kontaktes - Google Patents

Elektrischer Steckverbinder und Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Kontaktoberfläche eines elektrischen Steckverbinder-kontaktes Download PDF

Info

Publication number
DE102014114721B4
DE102014114721B4 DE102014114721.9A DE102014114721A DE102014114721B4 DE 102014114721 B4 DE102014114721 B4 DE 102014114721B4 DE 102014114721 A DE102014114721 A DE 102014114721A DE 102014114721 B4 DE102014114721 B4 DE 102014114721B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contact
contact surface
sensors
electrical connector
surface coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102014114721.9A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102014114721A1 (de
Inventor
Lutz Tröger
Stefanie Damsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harting Electric Stiftung and Co KG
Original Assignee
Harting Electric GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harting Electric GmbH and Co KG filed Critical Harting Electric GmbH and Co KG
Priority to DE102014114721.9A priority Critical patent/DE102014114721B4/de
Priority to EP15812938.7A priority patent/EP3204988B1/de
Priority to PCT/DE2015/100417 priority patent/WO2016055056A1/de
Publication of DE102014114721A1 publication Critical patent/DE102014114721A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014114721B4 publication Critical patent/DE102014114721B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/665Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit
    • H01R13/6683Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit with built-in sensor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02Contact members
    • H01R13/03Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • H01H1/027Composite material containing carbon particles or fibres
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/20Connectors or connections adapted for particular applications for testing or measuring purposes

Abstract

Elektrischer Steckverbinder, geeignet zur Überwachung des Zustands einer Kontaktoberfläche eines elektrischen Steckverbinderkontaktes, umfassend eine Messeinrichtung (5) und Sensoren, (4,4',4"), sowie den elektrischen Steckverbinderkontakt, der zumindest ein Kontaktbasismaterial (1) und eine darauf angeordnete Kontaktoberflächenbeschichtung (2) aufweist, wobei die Kontaktoberflächenbeschichtung (2) eine Zwischenschicht (21) und eine auf der Zwischenschicht (21) angeordnete Oberflächenschicht (22) besitzt und wobei die Sensoren (4,4',4") in der Kontaktoberflächenbeschichtung (2) des Steckverbinderkontaktes angeordnet sind, wobei die Sensoren (4,4',4") als Nanostrukturen aus Kohlenstoff ausgebildet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt einen elektrischen Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Hauptanspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt ein Verfahren zur Überwachung des Zustands der Kontaktoberfläche des elektrischen Steckverbinderkontaktes mittels des Steckverbinders nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  • Derartige Kontaktoberflächen umfassen eine Kontaktoberflächenbeschichtung, aufweisend zumindest eine Zwischenschicht, die zumindest größtenteils aus Nickel gebildet sein kann, und weiterhin aufweisend eine darauf angeordnete Oberflächenschicht, die aus einem Edelmetall, beispielsweise aus Silber oder Gold, oder auch aus einer organischen Schicht bestehen kann. Die Kontaktoberflächenbeschichtung, und insbesondere ihre Oberflächenschicht, dient in der Regel dazu, das Leitverhalten eines elektrischen Steckverbinderkontaktes, auf den sie aufgebracht ist, zu verbessern und diesen Steckverbinderkontakt gegen Oxydation zu schützen.
  • Stand der Technik
  • Aus den Druckschriften US 2007 0158 619 A1 und US 2007 0199 826 A1 sind in einer Matrix eingelagerte Kohlenstoffnanoröhren (carbon nanotubes; „CNTs“) sowie die Herstellung solcher Schichten mittels galvanischer Kontaktoberflächenbeschichtung bereits bekannt.
  • Aus den Druckschriften DE 10 2008 001 000 A1 und DE 10 2009 002 178 A1 ist die Herstellung und Anwendung von in einer Matrix eingebetteten Kohlenstoffnanostrukturen als Material für Elektroden mit verbesserter Leistungsfähigkeit und als strangförmiges Kompositleitermaterial bekannt.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2009 054 427 A1 ist für Elektronikanwendungen ebenfalls ein Verfahren bekannt, bei welchem die kohlenstoff- und edelmetallhaltige Kontaktoberflächenbeschichtung als Paste oder in Pulverform auf ein Substrat aufgebracht wird.
  • Aus den Druckschriften EP 1 566 814 B1 und DE 603 15 063 T2 ist es bekannt, für Schleifkontakte Kohlenstoffnanofasern oder Kohlenstoffnanoröhren auf der Oberfläche von Metallpartikeln aufzubringen.
  • Die Druckschrift WO 2007 118 337 A1 schlägt vor, dass solche Kohlenstoffnanofasern oder Kohlenstoffnanoröhren in eine Metallmatrix eingebracht werden um die thermische und elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen.
  • Die Druckschrift DE 10 318 890 B4 beschreibt ein Halbzeug für die Herstellung von Steckkontakten in Steckverbindern für elektrische Gleichstromnetze in Kraftfahrzeugen. Dabei wird bezüglich der Steckkontakte offenbart, zwischen dem Grundkörper und der kontaktgebenden Beschichtung eine Zwischenschicht vorzusehen, welche die Diffusion von Bestandteilen des Materials des Grundkörpers in die kontaktgebende Beschichtung und auf die Kontaktoberfläche hemmt. Eine solche Zwischenschicht kann zum Beispiel aus wenigen (im Nickel bestehen.
  • Die Druckschrift DE 10 2010 018 039 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erfassung einer Beschädigung einer Beschichtung auf einem Bauteil, insbesondere zur Erfassung eines in eine Beschichtung eingebrachten Kratzers, wobei auf dem Bauteil oder auf einer auf dem Bauteil vorgesehenen Substratschicht bereichsweise mindestens ein Strukturelement und auf dem Bauteil oder der Substratschicht eine Beschichtung vorgesehen ist, wobei das mindestens eine Strukturelement in die Beschichtung eingebettet, von der Beschichtung überdeckt oder auf der Beschichtung angeordnet ist, und wobei das mindestens eine Strukturelement mit einem Steuermodul derart in Verbindung steht, dass mit dem Steuermodul das mindestens eine Strukturelement mit einer physikalischen Messgröße beaufschlagbar und eine Beschädigung oder Veränderung des mindestens einen Strukturelementes mit dem Steuermodul und/oder mit einem weiteren, mit dem mindestens einen Strukturelement in Verbindung stehenden Modul über eine durch die Beschädigung oder Veränderung des Strukturelementes verursachte Veränderung der physikalischen Messgröße erfassbar ist. Unter anderem wird weiterhin offenbart, dass es sich bei der physikalischen Messgröße um einen elektrischen Strom handeln kann.
  • Im Stand der Technik existiert der Nachteil, dass bezüglich des aktuellen Zustandes der Oberfläche einzelner Kontakte im Betrieb eine ständige Unsicherheit besteht. Oft werden die Kontaktoberflächenbeschichtungen bei der Herstellung der Kontakte zur Sicherheit unnötig stark ausgestaltet, was einen erhöhten Materialaufwand zu Folge hat. Im Einzelfall verbleibt trotzdem eine Restunsicherheit.
  • Aufgabenstellung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine solche kontinuierliche Zustandsüberwachung einer Kontaktoberfläche eines Steckverbinderkontaktes mit einem möglichst geringen Aufwand zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Kontaktoberfläche umfasst eine Kontaktoberflächenbeschichtung, aufweisend zumindest eine Zwischenschicht sowie eine darauf angeordnete Oberflächenschicht. Bei der Herstellung kann die Kontaktoberflächenbeschichtung in mehreren Schritten auf ein Kontaktbasismaterial aufgebracht werden, indem zunächst die Zwischenschicht auf das Kontaktbasismaterial aufgebracht wird und danach die Oberflächenschicht auf die Zwischenschicht aufgebracht wird. Die Zwischenschicht kann zumindest größtenteils aus Nickel gebildet sein. Die Oberflächenschicht kann zumindest größtenteils aus einem Edelmetall wie Silber oder Gold oder auch aus einer organischen Schicht bestehen. Die Kontaktoberflächenbeschichtung und insbesondere deren Oberflächenschicht kann vorteilhafterweise dazu dienen, das Leitverhalten des elektrischen Kontaktes zu verbessern. Weiterhin kann die Kontaktoberflächenbeschichtung und insbesondere die Oberflächenschicht den Kontakt gegen Oxydation schützen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, den Verschleiß eines Steckverbinderkontaktes auch während seines Betriebs in Echtzeit zu überwachen. Bei dem Steckverbinderkontakt kann es sich beispielsweise um einen Pin- oder einen Buchsenkontakt handeln, der in einem Isolierkörper des Steckverbinders angeordnet ist oder dafür vorgesehen ist, in einem solchen Isolierkörper angeordnet zu werden. Der Steckverbinderkontakt weist zumindest das Basismaterial und die darauf angeordnete Kontaktoberflächenbeschichtung auf.
  • Die besagte Überwachung des Verschleißes ist besonders vorteilhaft, um ein sogenanntes „Over-Engineering“ zu vermeiden, also z.B. um die Kontaktoberflächenbeschichtung nicht aus Unsicherheit unnötig stark ausgestalten zu müssen, weil mit einem ausreichenden Vorlauf bekannt ist, oder zumindest daraus extrapoliert werden kann, wann ein Kontakt voraussichtlich ausfallen wird.
  • Mit Hilfe dieses Verfahrens wird eine Ermittlung der dazu benötigten Informationen über die Belastungshistorie des Steckverbinders auch in Echtzeit auf Einzelkontaktebene ermöglicht.
  • Von besonderem Vorteil ist es, dass durch die Erfindung eine aus Unsicherheit stattfindende Überdimensionierung der Kontaktoberflächenbeschichtung nicht mehr notwendig ist. Stattdessen kann gemessen und weiterhin aus den gewonnenen Messungen extrapoliert werden, wann ein Steckverbinder bzw. seine Steckverbinderkontakte voraussichtlich ausfallen werden. Somit ist es möglich, den jeweiligen Steckverbinder ggf. rechtzeitig auszutauschen, was in vielen Fällen ausreichend ist. Dadurch kann in einigen Fällen auch besonders wertvolles Veredelungsmaterial, möglicherweise sogar Silber oder Gold, eingespart werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, dass bei der Anwendung unabhängig von Fertigungsschwankungen eine ständige individuelle Kontrolle des Zustands der Oberfläche des jeweiligen Steckverbinderkontaktes existiert.
  • Dies ist insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungen von großer Bedeutung, weil konkrete Aussagen über den Zustand des jeweils verwendeten Steckverbinders, d.h. seiner einzelnen Steckverbinderkontakte, gemacht werden können.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Wartungs- und Reparaturarbeiten vorausschauend geplant werden können, so dass der wirtschaftliche Schaden, der gegebenenfalls durch den Ausfall eines Steckverbinders besteht, überschaubar bleibt.
  • Es ist daher besonders vorteilhaft, während der Fertigung in die Kontaktoberfläche, insbesondere in die Zwischenschicht, Sensoren, insbesondere Sensorstrukturen, einzubringen. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn diese Sensoren mit geringem Aufwand elektronisch ausgewertet werden können, beispielsweise mit einer einfachen Widerstandsmessung.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Zwischenschicht eine Matrix aufweist und wenn in diese Matrix bestimmte Strukturen als Sensoren eingelagert werden, die insbesondere die Leitfähigkeit der Matrix beeinflussen. Beispielswiese können Nanostrukturen, insbesondere Nanofasern und/oder Nanoröhren in die Zwischenschicht eingebracht werden, wobei diese Nanostrukturen einen höheren spezifischen elektrischen Leitwert besitzen als die weitere Zwischenschicht.
  • Alternativ dazu können auch Lichtwellenleiter als Sensoren Verwendung finden.
  • Beim Abrieb der Kontaktoberflächenbeschichtung, insbesondere der Zwischenschicht, werden die Sensoren, insbesondere die Nanostrukturen, zumindest teilweise beschädigt.
  • Beispielsweise kann aus der daraus resultierenden Änderung des elektrischen Leitverhaltens über eine Widerstandsmessung / Leitfähigkeitsmessung zumindest ein signifikantes Maß für den Abrieb der Kontaktoberflächenbeschichtung gewonnen werden. Alternativ dazu kann, falls die Sensoren als Lichtwellenleiter ausgebildet sind, aus Photometrischen Größen, d.h. optischen Messgrößen, ein signifikantes Maß für den Abrieb der Kontaktoberflächenbeschichtung gewonnen werden.
  • Figurenliste
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • 1a einen Steckverinderkontakt mit einer unbeschädigten Kontaktoberflächenbeschichtung und eine Gegenkontaktzunge;
    • 1b den Steckverbinderkontakt, mit der Kontaktoberflächenbeschichtung, die bereits einen Abrieb erfahren hat;
    • 2a den unbeschädigten Steckverbinderkontakt, mit Sensoren in der Kontaktoberflächenbeschichtung;
    • 2b den Steckverbiderkontakt, mit den zum Teil bereits zerstörten Sensoren in der teilweise bereits abgeriebenen Kontaktoberflächenbeschichtung;
    • 3a einen angedeuteten möglichen geometrischen Verlauf einer Nanostruktur in einer Zwischenschicht;
    • 3b den unbeschädigten Steckverbinderkontakt mit Sensoren und einer Messeinrichtung;
    • 3c den teilweise abgeriebenen Steckverbinderkontakt mit Sensoren und einer Messeinrichtung;
    • 4a Eine mögliche Ausführung eines Verlaufs eines Sensors in der Zwischenschicht eines Steckverbinderkontaktes;
    • 4b eine zweite mögliche Ausführung eines Verlaufs mehrerer Sensoren in der Zwischenschicht des Steckverbinderkontaktes;
    • 4c eine dreidimensionale Darstellung eines Steckverbinderkontaktes, in dessen Kontaktoberflächenbeschichtung ein angedeutetes Netzwerk von Sensoren das Kontaktbasismaterial umgibt.
  • Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
  • Die 1a und 1b zeigen jeweils eine Anordnung, die aus dem Stand der Technik bekannt ist, nämlich einen Kontakt, bei dem es sich insbesondere um einen Steckverbinderkontakt, d.h. um einen elektrischen Kontakt eines Steckverbinders, handelt, z.B. um einen Pin- oder Buchsenkontakt, der in einem Isolierkörper des Steckverbinders angeordnet ist oder dafür vorgesehen ist, in einem solchen Isolierkörper angeordnet zu werden.
  • Der Steckverbinderkontakt besitzt ein Kontaktbasismaterial 1, auf das z.B. zum Korrosionsschutz und/oder zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit eine Kontaktoberflächenbeschichtung 2 aufgebracht ist, wobei die Kontaktoberflächenbeschichtung 2, in diesem Fall durch eine Gegenkontaktzunge 3, einen Abrieb erfährt und dadurch zunächst abgerieben und langfristig zerstört wird. Die Kontaktoberflächenbeschichtung 2 besteht aus einer Zwischenschicht 21 und einer Oberflächenschicht 22.
  • Die 1a zeigt den Steckverbinderkontakt mit einem Kontaktbasismaterial 1 sowie der darauf aufgebrachten Kontaktoberflächenbeschichtung 2 und eine Gegenkontaktzunge 3.
  • Die 1b zeigt den Steckverbinderkontakt in einem Zustand, bei dem die Kontaktoberflächenbeschichtung 2 bereits teilweise abgerieben ist. Die Oberflächenschicht 22 ist nur noch in Fragmenten vorhanden. Auch die Zwischenschicht 21 ist zumindest in einem Bereich bereits teilweise abgerieben. Es ist leicht erkennbar, dass der Abrieb von dem Zusammenwirken des Kontaktes mit der Gegenkontaktzunge 3 stammt.
  • Die 2a und 2b zeigen vergleichbare Anordnungen, bei denen jedoch zusätzlich in die Kontaktoberflächenbeschichtung, insbesondere in die Zwischenschicht 21, mehrere Sensoren 4,4',4" eingebracht sind. Diese Sensoren 4,4',4" können sich insbesondere dadurch auszeichnen, dass sie eine höhere spezifische elektrische Leitfähigkeit besitzen als die Zwischenschicht 21, in die sie gegebenenfalls eingebracht sind. In einer alternativen Ausführung könnte es sich bei den Sensoren 4,4', 4" aber beispielsweise auch um Lichtwellenleiter, z.B. Glasfaserleitungen, handeln.
  • In der 2a sind die in die noch unbeschädigte Kontaktoberflächenbeschichtung 2 eingebrachten Sensoren 4,4',4" dargestellt. Es ist selbstverständlich, dass die drei dargestellten Sensoren 4,4',4" stellvertretend für eine in der Zwischenschicht 21 existierende Vielzahl von Sensoren stehen. Insbesondere kann es sich bei den Sensoren 4,4',4" um Nanostrukturen handeln, welche in die Kontaktoberflächenbeschichtung 2, insbesondere in die Matrix der Zwischenschicht 21, eingebracht sind.
  • In der 2b ist dargestellt, wie die Kontaktoberflächenbeschichtung 2 einen so starken Abrieb erfahren hat, dass die im äußeren Bereich der Zwischenschicht 21 angeordneten Sensoren, 4,4', die stellvertretend für einen ersten Teil der Sensoren stehen, zumindest teilweise zerstört sind, wodurch ihre verglichen mit der Kontaktoberflächenbeschichtung besonders gut elektrisch leitende Funktion zumindest erheblich reduziert ist. Ein weiterer Sensor 4", der näher am Kontaktbasismaterial angeordnet ist und stellvertretend für einen zweiten Teil der Sensoren steht, ist dagegen unzerstört und erhält so beispielsweise seinen hohen Leitwert aufrecht.
  • Die 3a deutet einen realistischeren Verlauf einer Nanostruktur in der Matrix einer Kontaktoberflächenbeschichtung 2 an. Weiterhin ist auch eine daran angeschlossene Messeinrichtung 5 dargestellt. Diese beinhaltet im vorliegenden Beispiel Mittel zur elektrischen Widerstandsmessung. Aufgrund des wesentlich höheren Leitwerts, durch den sich der Sensor 4 von der Kontaktoberflächenbeschichtung 2 unterscheidet, kann trotz der vergleichsweise großen Länge des Sensors 4 von der Messeinrichtung 5 eine Aussage darüber getroffen werden, ob der Sensor 4 beschädigt ist, oder ob der Sensor 4 unbeschädigt ist und somit eine elektrisch leitende Verbindung mit dem für ihn typisch hohen Leitwert darstellt. Doch auch bei einer teilweisen Beschädigung des Sensors 4 ist der dazugehörige Stromkreis nicht vollständig unterbrochen, sondern lediglich dessen Leitwert verringert, da seine an die Beschädigung grenzenden Enden über die Kotaktoberflächenbeschichtung 2 elektrisch leitend verbunden sind und auch die Kontaktoberflächenbeschichtung 2 elektrisch leitend ist, wenngleich ihr Leitwert auch geringer ist als der des Sensors 4,4',4". Bei einer Vielzahl solcher Sensoren 4,4',4" kann mittels einer statistischen Auswertung somit auch das Ausmaß der Zerstörung der Sensoren 4 Berücksichtigung finden.
  • Die 3b zeigt in eine schematisierte Darstellung eine Ausführung, bei der mehrere Sensoren 4,4',4", die über das Kontaktbasismaterial 1 unterschiedlich weit in den Kontakt hineingeführt werden. Von dort aus dringen die Sensoren 4,4',4" auch unterschiedlich tief in die Kontaktoberflächenbeschichtung 2 ein. Auf diese Weise verlaufen sie über einen relativ langen Bereich durch das Kontaktbasismaterial 1, dessen Leitwert noch einmal deutlich geringer ist als der Leitwert der Kontaktoberflächenbeschichtung 2, was die Messbarkeit verbessert. In einer alternativen Ausführung könnten die Sensoren selbstverständlich auch ausschließlich in der Kontaktoberflächenbeschichtung liegen ohne das Kontaktbasismaterial zu passieren.
  • In der 3c ist zusätzlich die Gegenkontaktzunge 3 dargestellt, durch die ein Teil der Kontaktoberflächenbeschichtung 2 abgerieben ist. Dementsprechend ist zumindest ein erster Teil der Sensoren 4,4' teilweise zerstört, d.h. unterbrochen, und besitzt somit, verglichen mit ihrem ursprünglichen Zustand, eine zumindest verringerte elektrische Leitfähigkeit, während ein weiterer Teil der Sensoren, hier dargestellt durch den weiteren Sensor 4", nach wie vor unzerstört ist und seine ursprüngliche Leitfähigkeit aufrecht erhält.
  • Es ist insbesondere beim Einsatz von Nanostrukturen wie Nanofasern und/oder Nanoröhren als Sensoren 4,4',4", mit denen die Kontaktoberfläche durchsetzt ist, leicht nachvollziehbar, dass die gezeigten Sensoren 4,4',4" jeweils exemplarisch für eine Vielzahl von Sensoren stehen, dass deren geometrische Verteilung ebenfalls statistischer Natur ist, und dass daher bei den Messungen statistische Erkenntnisse über den Zustand der Gesamtheit dieser Sensoren 4,4',4" gewonnen werden. Tatsächlich lassen diese statistischen Erkenntnisse jedoch, wie mit Hilfe von Messungen und Simulationen herausgefunden wurde, signifikante Rückschlüsse auf den Zustand der Kontaktoberflächenbeschichtung 2 zu.
  • In der 4a ist exemplarisch ein Sensor 4 in der angedeuteten Form einer Nanostruktur dargestellt, der innerhalb der Kontaktoberflächenbeschichtung 2 an zwei gegenüberliegenden Seiten des Kontakts im Wesentlichen in Steckrichtung verläuft und sich somit von einer Seite des Kontaktes zur anderen Seite des Kontaktes erstreckt und der am Fuß des Steckverbinders an jeder der beiden Seiten zur Auswertung elektrisch leitend mit der Messeinrichtung 5 verbunden ist. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass der Abrieb der Kontaktoberflächenbeschichtung 2 über die gesamte Kontaktlänge automatisch mit gleicher Gewichtung ausgewertet wird.
  • In der 4b sind exemplarisch drei solche Sensoren 4,4',4" dargestellt, die jeweils nur an einer Seite des Kontaktes an die Messeinrichtung 5 angeschlossen sind und daher entsprechend ihrer Länge unterschiedlich weit in Steckrichtung verlaufen. Es ist leicht erkennbar dass ein Abrieb an der Spitze des Kontaktes bei der statistischen Auswertung geringer gewichtet ist als ein Abrieb an demjenigen Bereich, an dem die Sensoren 4,4',4" an das Messeinrichtung 5 angeschlossen sind. Es empfiehlt sich also, die Konzentration der Sensoren an denjenigen Stellen, an denen ein hoher Reibverschleiß zu erwarten ist, zu erhöhen. Diese Darstellung dient in erster Linie dem prinzipiellen Verständnis dieses Vorgangs.
  • Die 4c zeigt einen Steckverbinderkontakt in einer dreidimensionalen Darstellung. Dabei ist das Kontaktbasismaterial von einem Netz von Sensoren umgeben. Die Konzentration der Sensoren bleibt, von geringfügigen statistischen Schwankungen abgesehen, über die Oberfläche des Steckverbinderkontaktes konstant.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kontaktbasismaterial
    2
    Kontaktoberflächenbeschichtung
    21
    Zwischenschicht
    22
    Oberflächenschicht
    3
    Gegenkontaktzunge
    4,4',4"
    Sensoren
    5
    Messeinrichtung

Claims (7)

  1. Elektrischer Steckverbinder, geeignet zur Überwachung des Zustands einer Kontaktoberfläche eines elektrischen Steckverbinderkontaktes, umfassend eine Messeinrichtung (5) und Sensoren, (4,4',4"), sowie den elektrischen Steckverbinderkontakt, der zumindest ein Kontaktbasismaterial (1) und eine darauf angeordnete Kontaktoberflächenbeschichtung (2) aufweist, wobei die Kontaktoberflächenbeschichtung (2) eine Zwischenschicht (21) und eine auf der Zwischenschicht (21) angeordnete Oberflächenschicht (22) besitzt und wobei die Sensoren (4,4',4") in der Kontaktoberflächenbeschichtung (2) des Steckverbinderkontaktes angeordnet sind, wobei die Sensoren (4,4',4") als Nanostrukturen aus Kohlenstoff ausgebildet sind.
  2. Elektrischer Steckverbinder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) Mittel zur elektrischen Widerstandsmessung aufweist.
  3. Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoren (4,4',4") durch in eine Matrix der Zwischenschicht (21) eingelagerte Strukturen gebildet sind.
  4. Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoren (4,4',4") in der Zwischenschicht (21) angeordnet sind.
  5. Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (21) aus Nickel gebildet ist.
  6. Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoren (4,4',4") einen höheren elektrischen Leitwert besitzen als die Zwischenschicht (21).
  7. Verfahren zur Überwachung des Zustands der Kontaktoberfläche des elektrischen Steckverbinderkontaktes mittels des elektrischen Steckverbinders nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (5) in einem ersten Verfahrensschritt eine Leitfähigkeitsmessung durchführt und in einem zweiten Verfahrensschritt aus der gemessenen Leitfähigkeit ein signifikantes Maß für den Abrieb der Kontaktoberflächenbeschichtung (2) gewonnen wird.
DE102014114721.9A 2014-10-10 2014-10-10 Elektrischer Steckverbinder und Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Kontaktoberfläche eines elektrischen Steckverbinder-kontaktes Active DE102014114721B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014114721.9A DE102014114721B4 (de) 2014-10-10 2014-10-10 Elektrischer Steckverbinder und Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Kontaktoberfläche eines elektrischen Steckverbinder-kontaktes
EP15812938.7A EP3204988B1 (de) 2014-10-10 2015-10-08 Verfahren zur überwachung des zustands einer kontaktoberfläche eines elektrischen steckverbinderkontaktes
PCT/DE2015/100417 WO2016055056A1 (de) 2014-10-10 2015-10-08 Verfahren zur überwachung des zustands einer kontaktoberfläche eines steckverbinderkontaktes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014114721.9A DE102014114721B4 (de) 2014-10-10 2014-10-10 Elektrischer Steckverbinder und Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Kontaktoberfläche eines elektrischen Steckverbinder-kontaktes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014114721A1 DE102014114721A1 (de) 2016-04-14
DE102014114721B4 true DE102014114721B4 (de) 2019-08-29

Family

ID=54883937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014114721.9A Active DE102014114721B4 (de) 2014-10-10 2014-10-10 Elektrischer Steckverbinder und Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Kontaktoberfläche eines elektrischen Steckverbinder-kontaktes

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3204988B1 (de)
DE (1) DE102014114721B4 (de)
WO (1) WO2016055056A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018216386B3 (de) * 2018-09-26 2020-03-12 Robert Bosch Gmbh Elektrischer Leiter und Elektrische Schnittstelle

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2442639A1 (de) * 1974-06-28 1976-01-15 Bbc Sulzer Turbomaschinen Einrichtung zur ueberwachung des erosionsverschleisses von gasturbinenschaufeln
DE10318890A1 (de) * 2003-04-17 2004-11-11 Ami Doduco Gmbh Elektrische Steckkontakte und ein Halbzeug für deren Herstellung
EP1566814A1 (de) * 2002-11-28 2005-08-24 Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha Elektrokontaktelement
US20070158619A1 (en) * 2006-01-12 2007-07-12 Yucong Wang Electroplated composite coating
US20070199826A1 (en) * 2006-02-28 2007-08-30 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Method for manufacturing metal/carbon nanotube nano-composite using electroplating
WO2007118337A1 (en) * 2006-04-13 2007-10-25 Abb Research Ltd Electrical contact assembly
DE102008001000A1 (de) * 2008-04-04 2009-10-08 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Schichtsystem für Elektroden
DE102009002178A1 (de) * 2008-04-04 2009-10-15 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Strangförmiges Kompositleitermaterial
DE102010018039A1 (de) * 2009-05-05 2010-11-11 Ziya Demircan Vorrichtung zur Erfassung einer Beschädigung einer Beschichtung auf einem Bauteil und System mit einer solchen Vorrichtung
DE102009054427A1 (de) * 2009-11-25 2011-09-22 Kme Germany Ag & Co. Kg Verfahren zum Aufbringen von Kohlenstoff/Zinn-Gemengen auf Metall- oder Legierungsschichten

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5055058A (en) * 1989-05-30 1991-10-08 Yazaki Corporation Device for checking for incomplete locking of connector housings
US5800192A (en) * 1996-08-30 1998-09-01 Berg Technology, Inc. Receptacle with integral sensor device
DE102006004730B4 (de) * 2006-02-02 2010-07-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Überwachung der Stärke zumindest eines Reibungspartners einer Fahrzeug-Reibungsbremse und Fahrzeug-Reibungsbremse mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2442639A1 (de) * 1974-06-28 1976-01-15 Bbc Sulzer Turbomaschinen Einrichtung zur ueberwachung des erosionsverschleisses von gasturbinenschaufeln
EP1566814A1 (de) * 2002-11-28 2005-08-24 Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha Elektrokontaktelement
DE60315063T2 (de) * 2002-11-28 2008-04-10 Shinano Kenshi K.K. Elektrokontaktelement
DE10318890A1 (de) * 2003-04-17 2004-11-11 Ami Doduco Gmbh Elektrische Steckkontakte und ein Halbzeug für deren Herstellung
US20070158619A1 (en) * 2006-01-12 2007-07-12 Yucong Wang Electroplated composite coating
US20070199826A1 (en) * 2006-02-28 2007-08-30 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Method for manufacturing metal/carbon nanotube nano-composite using electroplating
WO2007118337A1 (en) * 2006-04-13 2007-10-25 Abb Research Ltd Electrical contact assembly
DE102008001000A1 (de) * 2008-04-04 2009-10-08 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Schichtsystem für Elektroden
DE102009002178A1 (de) * 2008-04-04 2009-10-15 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Strangförmiges Kompositleitermaterial
DE102010018039A1 (de) * 2009-05-05 2010-11-11 Ziya Demircan Vorrichtung zur Erfassung einer Beschädigung einer Beschichtung auf einem Bauteil und System mit einer solchen Vorrichtung
DE102009054427A1 (de) * 2009-11-25 2011-09-22 Kme Germany Ag & Co. Kg Verfahren zum Aufbringen von Kohlenstoff/Zinn-Gemengen auf Metall- oder Legierungsschichten

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014114721A1 (de) 2016-04-14
WO2016055056A1 (de) 2016-04-14
EP3204988B1 (de) 2018-08-15
EP3204988A1 (de) 2017-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2255412B1 (de) Elektrische anschlusseinrichtung
DE10243095B4 (de) Wälzlager mit intergrierter Zustandsmessung
WO2014146642A1 (de) Elektrischer litzenleiter mit rundsteckkontaktbuchse
EP3476010B1 (de) Elektrisches leiteranschlusselement
EP2252732A1 (de) Strangförmiger materialverbund mit cnt-garnen und verfahren zu dessen herstellung
DE102014117410B4 (de) Elektrisches Kontaktelement, Einpressstift, Buchse und Leadframe
DE102014107025A1 (de) Isolationsinspektionsinstrument
DE102011076109A1 (de) Halbleitertestverfahren und -gerät und Halbleitervorrichtung
DE102016013812A1 (de) Anschlusspaar, Verbinder und Herstellungsverfahren
DE102014114721B4 (de) Elektrischer Steckverbinder und Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Kontaktoberfläche eines elektrischen Steckverbinder-kontaktes
DE112014006848T5 (de) Verfahren zum Verbinden eines Anschlusselements und einer elektrischen Leitung und ein Verbindungsanschlusselement für eine elektrische Leitung
DE102019107355A1 (de) Werkzeuglose Kontaktierung eines elektrischen Leiters
DE102007058365B4 (de) Kontaktierungseinheit zur Kontaktierung von Anschlusskontakten elektronischer Bauelemente
EP2887459B1 (de) Verfahren zum elektrischen Verbinden eines Leiters auf Basis von Aluminium mit einem Kontaktteil
DE102015118779A1 (de) Elektrischer Kontakt
WO2016170036A1 (de) Prüfen eines textils auf beschädigungen
DE102019215502A1 (de) Widerstandsbaugruppe und Verfahren zur Herstellung einer Widerstandsbaugruppe und Batteriesensor
EP3342008B1 (de) Verfahren zum herstellen einer steckverbindung, verfahren zum verstärken einer steckverbindung und vorrichtung
DE102010011547A1 (de) Elektrisches Kontaktelement
DE102018101933B3 (de) Verfahren zur Bewertung elektromechanischer Verbindungseigenschaften und Messvorrichtung
EP3443618A1 (de) Steckverbinder mit leitgummi
DE102009054745B4 (de) Halbleiter-Bauelement
DE102015206617A1 (de) Sensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102019132127A1 (de) Buchsenkontakt mit seitlichem Kabelabgang
DE102015214873A1 (de) Stecker mit Medienbarriere und Verfahren zur Herstellung eines Steckers

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HARTING ELECTRIC STIFTUNG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING KGAA, 32339 ESPELKAMP, DE

Owner name: HARTING ELECTRIC GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING KGAA, 32339 ESPELKAMP, DE

Owner name: HARTING AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING KGAA, 32339 ESPELKAMP, DE

Owner name: HARTING STIFTUNG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING KGAA, 32339 ESPELKAMP, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HARTING ELECTRIC STIFTUNG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING AG & CO. KG, 32339 ESPELKAMP, DE

Owner name: HARTING ELECTRIC GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING AG & CO. KG, 32339 ESPELKAMP, DE

Owner name: HARTING STIFTUNG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING AG & CO. KG, 32339 ESPELKAMP, DE

R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HARTING ELECTRIC STIFTUNG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING STIFTUNG & CO. KG, 32339 ESPELKAMP, DE

Owner name: HARTING ELECTRIC GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING STIFTUNG & CO. KG, 32339 ESPELKAMP, DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HARTING ELECTRIC STIFTUNG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARTING ELECTRIC GMBH & CO. KG, 32339 ESPELKAMP, DE