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Anschlußelement für hohlstabförmige elektrische Bauelemente Die Erfindung
bezieht sich auf ein Anschlußelement für elektrische, hohlstabförmige Bauelemente,
z. B. Widerstände oder Rohrkondensatoren.
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Die mechanische und elektrische Verbindung zwischen Bauelementen,
die eine hohlzylindrische Form haben, und den elektrischen Leitungen bringt verschiedene
Schwierigkeiten mit sich. Abgesehen von den rein mechanischen Schwierigkeiten, die
sich besonders dann stark bemerkbar machen, wenn das Anschlußelement gleichzeitig
die mechanische Halterung für das Bauelement darstellt, treten beispielsweise auch
durch Temperaturänderungen Spannungen zwischen dem Bauelement und dem Anschlußelement
auf, so daß die Kontaktierung durch diese rein mechanischen Beanspruchungen und
Spannungen brüchig und damit unzulänglich wird. Diese Spannungen entstehen z. B.
durch verschiedene Ausdehnungskoeffizienten und/oder ungleichmäßige Temperaturverteilung.
Besondere Schwierigkeiten treten dann auf, wenn das Bauelement, z. B. ein röhrenförmiger
Tragkörper, der auf seinem inneren Umfang durch eine Widerstandsschicht belegt ist,
mit einem drahtförmigen elektrischen Leiter kontaktiert werden soll. Hat dieser
elektrische Leiter nahezu den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser des
rohrförmigen Bauelements, dann kann durch Einführen des Leiters in den röhrenförmigen
Körper und durch Kontaktierung mit der Schicht eine verhältnismäßig gute elektrische
und, von thermisch hervorgerufenen Spannungen abgesehen, auch mechanische Verbindung
hergestellt werden. Die mechanische Verbindung schließt aber oben angeführte Mängel
nicht aus, so daß auch hier mechanische Zug- oder Druckbeanspruchung, Erschütterung
oder thermische Ausdehnung der Leitungen oder der Bauelemente zu Mängeln in der
Verbindung führen werden.
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Besonders dann, wenn die elektrische Leitung, z. B. ein Draht, einen
bedeutend kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des Hohlkörpers aufweist,
müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die sichere Kontaktgabe herzustellen.
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Es sind bereits eine Vielzahl von Anschlußelementen für solche Bauelemente
bekanntgeworden, die sich aber sämtlich durch einen verhältnismäßig hohen Aufwand
an zusätzlichen Verbindungselementen, z. B. Kappen, Federn, Ringen od. dgl., auszeichnen.
Diese zusätzlichen Verbindungselemente sind ebenfalls nicht frei von den bereits
geschilderten Nachteilen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einwandfreie zugentlastete
Kontaktierung für elektrische Bauelemente zu schaffen, bei denen eine meist sehr
dünne und daher empfindliche Metallschicht auf der Innenoberfläche eines hohlstabförmigen
Körpers aufgetragen ist, wobei der Durchmesser des Anschlußelements kleiner als
die lichte Weite des hohlstabförmigen Körpers ist. Es kann sich bei einem solchen
Bauelement z. B. um einen Metallschichtwiderstand oder ein Röhrchenkondensator handeln.
Die Kontaktierung muß folgende Forderungen erfüllen: a) die Metallschicht darf durch
zu starke Klemmwirkung der Kontaktierung nicht beschädigt werden, b) der elektrische
Kontakt muß völlig einwandfrei gewährleistet sein, c) unterschiedliche Ausdehnungen
bei Wärmebeanspruchung, insbesondere bei Temperaturwechselbeanspruchung, dürfen
nicht zu einer Verschlechterung der Kontaktgabe führen, d) wegen der Empfindlichkeit
der Metallschicht muß die Kontaktierung zugentlastet sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe bei einem Anschlußelement, das in den Innenraum
des Trägerkörpers eingeführt wird und dessen Ende anker- oder pfeilförmig ausgebildet
ist und die Spitzen der Anker-oder Pfeilzinken die Metallschicht berühren, wird
erfindungsgemäß die Kombination folgender Merkmale vorgeschlagen: a) daß nur ein
Teil einer jeden Zinke anker- oder pfeilförmig umgebogen ist und der andere Teil
etwa in Richtung des Anschlußelements verläuft, b) daß die Spitzen der Anker- oder
Pfeilzinken mit der Metallschicht, gegebenenfalls über eine lötfähige Schicht, verlötet
sind und
c) daß @ der anker- oder- pfeilförmige Teil des Anschlußelements
in an sich bekannter Weise zum Teil in Gießharz eingehüllt ist.
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Die Forderung nach einem einwandfreien elektrischen Kontakt ist am
besten durch Lötung zu erfüllen. Bei den zum Stand der Technik gehörenden Kontaktierungen
für Metallschichtwiderstände, die aus einem hohlstabförmigen Trägerkörper bestehen
und bei denen die Widerstandsschicht auf der Innenseite dieser Körper angebracht
ist, hat man bisher eine Lötung wohl sicherlich aus zwei Gründen vermieden: einerseits
bedeutet eine Lötung eine erneute Beanspruchung der Widerstandsschicht; zum anderen
wird durch eine Lötung das Anschlußelement so eng begrenzt festgelegt, daß die Gefahr
des Aufsprengens des Trägerkörpers bei Wärmebeanspruchung besteht. Diesen Bedenken
ist man dadurch begegnet, daß man die Lötung vermieden und das Ende des Anschlußelements
pfeilartig ausgebildet hat. Bei dieser Kontaktierung bestehen wiederum die Nachteile,
daß die Widerstandsschicht durch. den für einen mechanisch einwandfreien Kontakt
äußerst strengen Klemmsitz beschädigt wird und bei Wärmebeanspruchung die Zinkenspitzen
reibend über die Widerstandsschicht gleiten. Eine derartige Kontaktierung ist demnach
nur für sehr massive Widerstandsschichten und für sehr stabile Trägerkörper geeignet.
Hiervon abgesehen ist die elektrische Verbindung nur ein Berührungskontakt, der
im Laufe der Zeit nur noch schlechter wird.
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Bei Präzisionswiderständen, bei denen die Widerstandsschicht sehr
dünn und empfindlich ist und der Trägerkörper z. B. aus Glas besteht, welches ebenfalls
nicht sehr widerstandsfähig ist, ist diese Kontaktierung nicht anwendbar. Man könnte
sich bei diesen Widerständen helfen, indem man einfach an die Widerstandsschicht
ein Drahtstück anlötet, da die Lötverbindung im vorliegenden Fall anderen Kontaktierungen
trotz der Bedenken vorzuziehen ist, jedoch ist dann die Zugfestigkeit dieser Kontaktierung
einzig und allein von der geringen Festigkeit der Lötstellen abhängig. Es mußten
also Mittel und Wege gefunden werden, die in elektrischer und mechanischer Hinsicht
eine einwandfreie Köntaktierung gewährleisten. Versuche mit einfacher Lötung, wie
sie an sich jedem Fachmann nahegelegt sind, blieben aber im Sinne der gestellten
Aufgabe ohne Ergebnis. Erst als es gelang, gemäß der Erfindung eine Kontaktierung
zu schaffen, die es gestattet, Wärmeausdehnungen abzufangen, ohne daß die Lötstellen
zug- oder druckbelastet werden, war ein voller Erfolg gegeben. Das wesentliche hierbei
ist, daß die Zinken nicht einfach von der Spreizstelle weg umgebogen werden, sondern
daß nur ein Teil der Zinken zur Anker- oder Pfeilform gebildet wird und der andere
Teil etwa in Richtung des Anschlußelements verläuft. Durch diese Art der Ausbildung
der Anschlußelemente werden unterschiedliche Ausdehnungen bei Wärmebeanspruchung
von den Zinken aufgefangen, indem sie sich gewissermaßen aneinander vorbei bewegen
können. Die Lötstelle wird auf diese Weise nicht beansprucht. Da aber ein solches
Gebilde keine mechanische Zugfestigkeit der Anschlußelemente gewährleistet, ist
es weiterhin erforderlich, den anker-oder pfeilförmigen Teil des Anschlußelements
zum Teil in Gießharz einzuhüllen, und zwar deshalb nur zum Teil, damit die gebogenen
Teile der Zinken immer noch frei beweglich sind, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.
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Das erfindungsgemäße Anschlußelement überwindet weitgehend die Nachteile
der durch die mechanischen und thermischen Beanspruchungen verursachten. Mängel
in der Kontaktierung. Weiterhin bietet das erfindungsgemäße Anschlußelement den
sehr wesentlichen technischen Fortschritt, daß es in sehr einfacher fertigungstechnischer
Weise hergestellt werden kann. Der Aufwand an Arbeitszeit und Materialkosten ist
nach der Erfindung bedeutend verringert.
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Die elektrische Leitung kann nach der Erfindung durch diese einfache
Behandlung sofort als Kontaktglied verwendet werden, ohne daß zusätzliche Verbindungselemente
vorgesehen werden müssen. Bei Einführung des anker- oder pfeilförmig umgebogenen
Teiles (je nach gewünschter Größe der Kontaktfläche) in das hohlstabförmige Bauelement
tritt gleichzeitig eine federnde Klemmwirkung auf. Axiale Beanspruchungen am äußeren
Ende werden durch die federnden Zinken des erfindungsgemäßen Anschlußelements weitgehend
gemildert, ohne zu starken Beanspruchungen an der Kontaktstelle zu führen. Spannungen,
die durch thermische Ausdehnungen der Bauelemente oder der Anschlußelemente auftreten,
gefährden bei dem erfindungsgemäßen Element die elektrische und mechanische Verbindung
kaum. Die Kontaktierung wird in einfacher Weise durch eine an sich bekannte Lötung
vorgenommen. Es empfiehlt sich, die entsprechende Kontaktstelle vor der Kontaktierung
mit einer lötfähigen Schicht, z. B. Zinnschicht, zu überziehen. Weiterhin sieht
die Erfindung vor, die Kontaktstelle mit einer Umhüllung, z. B. aus Gießharz od.
ä., zu überziehen, um neben der mechanischen Entlastung der Kontaktstelle einen
Abschluß des Hohlraumes zu bewirken und ein Eindringen von Gasen oder Luft zu vermeiden.
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In den Figuren ist als Beispiel ein erfindungsgemäßes Anschlußelement
sowie seine Verbindung mit dem Bauelement näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt zunächst einen an einem Ende zu einem spatenförmigen
Löffel 2 plattgedrückten Draht 1.
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In Fig. 2 ist ein Anschlußelement vor der Spreizung dargestellt, bei
dem durch Ausstanzen eines schmalen Streifens 3 und Beschneiden aus dem plattgedrückten
Drahtende zwei eng tolerierte Zinken 4 gebildet sind.
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In Fig. 3 bis 5 ist das erfindungsgemäße anker-oder pfeilförmig umgebogene
Anschlußelement 5 bzw. 5 a dargestellt, das aus einem Leitungsdraht 1 gefertigt
ist. Das Fenster 3 erstreckt sich teilweise bis in den nicht abgebogenen Teil des
Löffels 2.
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Fig. 6 zeigt die Vorderansicht des in Fig. 3 dargestellten Anschlußelements
mit den gespreizten und gebogenen Enden 5, die neben einer radialen Spreizwirkung
auch eine Torsionswirkung haben.
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Fig. 7 zeigt als Beispiel einen mit einem erfindungsgemäßen Anschlußelement
kontaktierten Rohrkondensator. Auf dem rohrförmigen Dielektrikum 6 sind zwei metallische
Belegungen, eine äußere Belegung 7 und eine innere Belegung 8, aufgebracht. Das
eine Ende der äußeren Belegung 7 sowie das andere Ende der inneren Belegung 8 sind
mit einer lötfähigen Schicht 9 überzogen. Auf die äußere lötfähige Kontaktschicht
ist eine Kappe aufgesetzt und verlötet. Am anderen Ende des Rohrkondensators ist
ein erfindungsgemäßes, ankerförmig umgebogenes Anschlußelement 5, das aus einem
drahtförmigen Leiter
1 hergestellt wurde, mit der inneren lötfähigen
Kontaktschicht kontaktiert.
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Fig. 8 zeigt als Beispiel die Verbindung zweier pfeilförmig umgebogener
Anschlußelemente 5 a mit einem röhrenförmigen Widerstandskörper. Die eigentliche
Widerstandsschicht 11 ist auf der Innenfläche des röhrenförmigen Tragkörpers
10 aufgetragen. Die Enden dieser Widerstandsschicht sind mit lötfähigen Schichten
9 überzogen. Die Anschlußelemente sind ebenfalls aus drahtförmigen Leitern 1 hergestellt.
Der Rohrkörper ist mit in plastischem Zustand eingedrückten Stopfen 12 aus Kunstharz
oder einem Thermoplast abgeschlossen.