DE1181835B - Elektrische Kontaktanordnung mit reibender Kontaktberuehrung bei kleinen Kontaktkraeften - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: HOIb

Deutsche Kl.: 21 g - 32

Nummer: 1181 835

Aktenzeichen: D 33496 VIII c / 21 j

Anmeldetag: 7. Juni 1960

Auslegetag: 19. November 1964

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktanordnung mit zwei gegeneinander beweglichen Kontaktgliedern, von denen das eine starr und das andere elastisch nachgiebig ist und welche unter einer reibenden Bewegung in Berührung kommen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung zu schaffen, die schon bei sehr kleinen Kontaktkräften eine sichere Kontaktgabe gewährleistet.

Als Hindernis für eine sichere Kontaktgabe haben sich Oxyd- oder sonstige Oberflächenschichten auf den Kontaktmaterialien erwiesen, welche bei kleinnen Kontaktkräften einen hohen Übergangswiderstand bedingen. Es sind aus diesem Grunde schon elektrische Kontaktanordnungen mit zwei gegeneinander beweglichen Kontaktgliedern vorgesehen worden, von denen das eine starr und das andere elastisch nachgiebig ist und bei welchen die Kontaktglieder so ausgebildet und angeordnet sind, daß das starre Kontaktglied mit dem nachgiebigen Kontaktglied mit einer reibenden Bewegung in Berührung kommt. Bei dieser bekannten Anordnung sind Kontakte üblicher Art mit Flächenberührung vorgesehen, die sich bei Kontaktgabe in ihrer Ebene etwas gegeneinander verschieben und dabei aufeinander reiben, wodurch die Kontaktgabe verbessert wird. Es ist hierfür bei der bekannten Anordnung aber eine reliativ große Kontaktkraft erforderlich. Wenn aber nur geringe Kontaktkräfte in der Größenordnung von Milligrammen auftreten, tritt bei einer solchen Anordnung die erstrebte Wirkung nicht ein.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Kontaktgabe durch eine reibende Bewegung auch bei extrem geringen Kontaktkräften zu verbessern.

Dies wird bei einer Kontakteinrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Berührungsstelle des starren Kontaktgliedes als eine scharfe Kante ausgebildet ist, welche bei Kontaktberührung zufolge der Nachgiebigkeit des anderen Kontaktgliedes auf dessen Oberfläche entlangschabt. Dadurch erhält man auch bei geringen Kontaktkräften einen ausreichenden Flächendruck auf der Kante, und die Oxydschicht wird bei der schabenden Bewegung »weggekratzt«.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben.

In der Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist

Fig. 1 eine bruchstückartige Seitenansicht eines Kontaktgliedes,

Elektrische Kontaktanordnung mit reibender
Kontaktberührung bei kleinen Kontaktkräften

Anmelder:

Daystrom Incorporated, Murray Hill, N. J.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr. F. Pommer, Rechtsanwalt,

Düsseldorf-Gerresheim, Heyestr. 52

Als Erfinder benannt:

Edward M. Eadie jun., Westfield, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. Juni 1959 (818 735)

F i g. 2 eine bruchstückartige Ansicht des oberen Teiles des in F i g. 1 gezeigten Kontaktgliedes,

F i g. 3 eine bruchstückartige Ansicht des Kontaktsystems, die die Kontakte in der Stufe der anfänglichen Kontaktgabe zeigt, und

Fig. 4 ähnlich Fig. 3, nur daß die Kontakte in der endgültigen Stufe der Kontaktgabe gezeigt werden.
Der bewegliche Kontakt enthält eine Grundplatte

17 aus rostfreiem Stahl oder anderem geeignetem elektrisch leitfähigem Material. Ein im allgemeinen U-fönniger Draht 18, der im allgemeinen parallel zueinander liegende Enden 18 α und 18 b hat, ist an der Grundplatte 17 befestigt, die am Zeiger 14 anliegt.

Der Draht 18 enthält ein Kontaktglied des neuen Kontaktsystems und ist vorzugsweise aus hochleitfähigem Material, wie z. B. einer Goldlegierung, oder anderem geeignetem Material hergestellt. Der Draht

18 ist sehr biegsam und so angepaßt, daß er einen anfänglichen Kontakt mit dem Kontaktglied 12 her-

stellt. Bei vorbestimmtem Durchmesser bestimmt die Drahtlänge vom festen Ende zum Kontaktpunkt mit dem angeschlossenen Kontaktglied 12 die Größe der Federwirkung des Drahtes an einem solchen Kontaktpunkt; d. h., je länger der Draht zwischen solchen Punkten ist, um so schwächer ist die Federwirkung. Um die gewünschte Flexibilität zu erhalten, berührt der Draht 18 das Kontaktglied 12 am Ende 18 b, das

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vom festen Ende durch den U-Bogen getrennt ist. Ein großes Maß an Flexibilität des Drahtes 18 ist erwünscht, um das gewünschte Maß an Schleifwirkung zwischen dem Draht und dem Kontaktglied 12 beim Schließen der Kontakte zu erzielen.

In F i g. 1 und 2 ist ein sekundäres Kontaktglied 21 durch Verschweißung 22 oder andere geeignete Mittel mit der Grundplatte 17 in der Nähe des festen Endes verbunden. Das sekundäre Kontaktglied 21 verläuft in einem kleinen spitzen Winkel zur Grundplatte 17 bei offenem Zustand der Relaiskontakte. Ein solches sekundäres Kontaktglied 21 besteht aus geeignetem Kontaktmaterial, wie z. B. einer Platin-Iridium-Legierung, od. ä., das biegsam ist, wodurch ein kleines Maß an Schleif wirkung zwischen den Kontaktgliedern 12 und 21 bei entsprechender Bewegung bei Kontaktgabe erzielt wird. Die beiden Kontaktglieder 18 und 21 des Kontaktes 13 sind federnd und kehren zu der normalen, vorherberechneten Lage zurück, wenn die Relaiskontakte offen sind. Die Grundplatte 17 ist verhältnismäßig steif und soll sich auch beim Schließen der Kontakte nicht biegen.

In F i g. 3 hat das gezeigte Kontaktglied 12 einen im allgemeinen rechteckig geformten Querschnitt, wodurch die anliegenden Planflächen des Kontaktes rechtwinklige Ecken bilden. Das Kontaktglied 12 erstreckt sich in einer Ebene, die mit den Kontaktgliedern 18 α und 21 einen Winkel bildet, wodurch die Ecke, mit 12 α bezeichnet, die Berührungsfläche des Kontaktgliedes 12 bildet. Das Kontaktglied 12 ist vorzugsweise aus einem Material, das härter ist als die Kontaktglieder 18 und 21; geeignetes Material ist Rhodium, eine Rhodiumlegierung od. ä.

Die anfängliche Kontaktgabe geschieht zwischen dem Kontaktglied 12 (an der verhältnismäßig scharfen Ecke 12 a) und dem äußerst biegsamen Kontaktglied 18 am Ende 18 b. Da das Kontaktglied 18 biegsam ist, kommt ein Schleifvorgang zwischen den Gliedern 12 und 18 zustande, sobald das Glied 18 nach dem anfänglichen Kontakt und bei weiterer Verlagerung des Meßwerks des Relais gebogen wird. Der eintretende Schleifvorgang zwischen der verhältnismäßig harten und scharfen Ecke 12 a des Kontaktgliedes 12 und dem weichen, aus einer Edelstahllegierung bestehenden Kontaktglied 18 gewährleistet einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Gliedern. Durch Verwendung einer Edelmetallegierung, wie z. B. einer Goldlegierung, für den Kontakt 18, ist der Kontakt weich genug, um eine zuverlässige Kontaktgäbe beim Schleifen zu gewährleisten. Weiterhin hat ein solcher aus einer Edelmetallegierung bestehender Kontakt einen niedrigen spezifischen Widerstand und ist korrosionsbeständig.

Bei der anfänglichen Kontaktgabe der Relaiskontakte wird ein Strom durch die Kontakte zu einer Spulenwicklung geleitet, um die weitere Verlagerung des beweglichen Systems in der bekannten Weise zu erwirken, wenn das Kontaktsystem in einem »loadcurrent-contact-aiding-typee-Relais verwendet wird. Eine Verlagerung des beweglichen Systems hat ein Biegen des Gliedes 18 zur Folge und den oben beschriebenen Schleifvorgang. Nach ausreichender entsprechender Bewegung der Kontaktglieder und Biegen des Gliedes 18 erfaßt das Kontaktglied 12 das Kontaktglied 21. Da das Glied 21 ebenfalls biegsam ist und normalerweise im nicht durchgebogenen Zustand mit Abstand von der Grundplatte 17 am freien Ende angeordnet ist, findet ein kleiner Schleifvorgang zwischen den Gliedern 12 und 21 statt, sobald das Glied 21 von der in F i g. 3 gezeigten Position in eine zur Grundplatte 17 angrenzende Lage durchgebogen wird, wie in F i g. 4 gezeigt ist. Dadurch wird ein zuverlässiger Kontakt zwischen den Gliedern 12 und 21 gewährleistet. Da der Kontaktdruck zwischen den Kontaktgliedern 12 und 21 viel größer ist als zwischen den Gliedern 12 und 18, ist nur eine geringfügige Schleifwirkung erforderlich, um eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen diesen herzustellen.

Beispielsweise wird ein zuverlässiger anfänglicher elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktglied 12 an der Ecke 12 a und dem aus Goldlegierung bestehenden Kontaktglied 18 mit weniger als 1 mg Kraft dazwischen bewirkt.

In dem dargestellten Relaiskontaktsystem erstreckt sich das freie Ende 18 b des Kontaktgliedes 18 wesentlich über den Berührungspunkt mit dem Kontaktglied 12. Durch eine solche Konstruktion wird verhindert, daß der bewegliche Kontakt 18 sich hinter dem Kontaktglied 12 fängt, wenn das Relais Vibrationen und Stoßen unterworfen ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrische Kontaktanordnung mit zwei gegeneinander beweglichen Kontaktgliedern, von denen das eine starr und das andere elastisch nachgiebig ist, bei welcher Kontaktglieder so ausgebildet und angeordnet sind, daß das starre Kontaktglied mit dem nachgiebigen Kontaktglied mit einer reibenden Bewegung in Berührung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsstelle des starren Kontaktgliedes als eine scharfe Kante ausgebildet ist, welche bei Kontaktberührung zufolge der Nachgiebigkeit des anderen Kontaktgliedes auf dessen Oberfläche entlangschabt.

2. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Kontaktglied aus einem weicheren Material besteht als das starre Kontaktglied.

3. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Kontaktglied eine Goldlegierung und das starre Kontaktglied Rhodium enthält.

4. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Kontaktglied Platiniridium und das starre Kontaktglied Rhodium enthält.

5. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ihre Anwendung bei einem Meßinstrument mit Schaltkontakt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 215 509.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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