DE1928957C3

DE1928957C3 - Kontaktbolzen mit einer Kontaktplatte aus edlerem Metall

Info

Publication number: DE1928957C3
Application number: DE19691928957
Authority: DE
Inventors: Herbert 3400 Gottingen Seeger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Filing date: 1969-06-07
Publication date: 1977-10-27

Description

60

Die Erfindung betrifft einen Kontaktbolzen für hohe Stromstärken, insbesondere aus Stahl, mit einer Kontaktplatte aus edlerem Metall, vorzugsweise aus Kupfer, die mit dem einen Ende des Kontaktbolzens eng verbunden ist, und mit mindestens einer zentrisch angeordneten, hinterschnittenen Ausnehmung am kontaktseitigen Ende des Bolzens, in der die Kontaktplatte unlösbar verankert ist.

Bei derartigen Kontaktbolzen, die zur Einsparung von edlem Metall aus zwei Teilen von unterschiedlichen Werkstoff zusammengefügt sind, müssen die beiden Teile sehr innig und fest miteinander verbunden sein, um den Übergangswiderstand und damit den Spannungsabfall am Übergang der beiden Teile klein zu halten.

Bei einem bekannten Kontaktbolzen (FR-PS 9 88 549) mit einem Gewindeschaft und einem mehrkantigen Kopf werden ebenfalls unterschiedliche Materialien verwendet. Die Verankerung der Kontaktplatte geschieht über eine schwalbenschwanzförmige Verbindung, indem die Kontaktplatte in die hierfür vorgesehene Aussparung eingepreßt wird. Dabei wird der die Kontaktplatte umschließende Rand des Kontaktbolzens umgebördelt. Bei dieser Art des nachträglichen Einsetzens einer Kontaktplatte in eine vorgesehene Ausnehmung des Kontaktbolzens ist jedoch ein inniger Kontakt zwischen der Kontaktplatte und dem Kontaktbolzen keinesfalls gewährleistet. Eine zunächst vorhandene Wölbung der Kontaktplatte kann durch bloßes Zusammenpressen der Kontaktplatte mit dem Kontaktbolzen nicht vollständig beseitigt werden, d.h. eine innige Verbindung kann nicht zustande kommen. Auch die Umbördelung der Kontaktplatte trägt nicht dazu bei, diesen innigen Kontakt herzustellen.

Bei einem weiterhin bekannten Kontaktbolzen mit einem Gewindeschaft und einem mehrkantigen Kopf, der in Magnetschaltern für Andrehmotoren in Kraftfahrzeugen verwendet wird, wo wegen der niederen Spannung relativ hohe Stromstärken auftreten, ist die Kontaktplatte aus Kupfer durch Hartlöten mit dem Bolzen aus Stahl verbunden. Diese Verbindung hat den Nachteil, daß ihre Herstellung ziemlich aufwendig ist. Außerdem hat die Wärmebehandlung durch das Hartlöten zur Folge, daß der Bolzen, der — mit Rücksicht auf die starken Erschütterungen im Kraftfahrzeug und um den Übergangswiderstand klein zu halten — sehr fest angeschraubt werden und demzufolge hohe Festigkeit haben muß, nach dem Hartlöten vergütet werden muß, weil er beim Hartlöten an Festigkeit verloren hat. Dadurch wird der Herstellungsaufwand weiterhin vergrößert.

Die Aufgabe der Erfindung liegt demnach in der Schaffung eines Kontaktbolzens der eingangs erwähnten Art, bei dem die aus edlerem Werkstoff hergestellte Kontaktplatte ohne eine aufwendige Wärmebehandlung so innig mit dem Kontaktbolzen verbunden ist, daß sich ein sehr kleiner Übergangswiderstand an der Verbindungsstelle ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Grund der Ausnehmung durch die Außenmantelfläche eines zentrischen Vorsprunges gebildet ist.

Die Verankerung der Kontaktplatte in der hinterschnittenen Ausnehmung es Kontaktbolzens ermöglicht eine innige und feste Verbindung zwischen Bolzen und Platte ohne eine Hartlötung, d. h. ohne eine aufwendige Wärmebehandlung und ihre nachteiligen Folgen.

Es ist besonders zweckmäßig, daß der 2:entrische Vorsprung ein stumpfwinkliger Kegel ist, dessen Spitze auf der Achse des Kontaktbolzens und mindestens nahezu in der Ebene der Stirnseite des Kontaktbolzens liegt.

Durch die Kegelfläche am Grund der Ausnehmung wird Werkstoff der Kontaktplatte durch Axialdruck auf die Kontaktplatte auf einfache Weise in den hinterschnittenen Abschnitt der zentrischen Ausnehmung des

Kontaktbolzens hineingepreßt und dadurch die Kontautplatte spielfrei im Kontaktbolzen verankert. Die Reibung auf der Kegelfläche bewirkt dort eine innige Verbindung zwischen Kontaktbolzen und Kontaktplatte. Das ergibt einen geringen Übergangswiderstand zwischen den zusammengefügten Teilen. Außerdem wird durch den Kegel aus Stahl — gegenüber einer Ausnehmung mit ebenem Grund — dasjenige Volun en an edlerem Werkstoff eingespart, das der Kegel aus Stahl hat.

Es ist ferner besonders zweckmäßig, daß die zentrische Ausnehmung von einer dazu konzentrischen Ringrille mit keilföraiigen Axialschnitt umgeben ist, daß das Volumen der Ringrille gleich groß ist wie das Volumen des hinterschnittenen, ringförmigen Ab-Schnitts des Kontaktbolzens, der die vom größten Durchmesser und der größten Tiefe der zentrischen Ausnehmung bestimmte Kreiszylinderfläche in Richtung zur Bolzenachse hin überragt, und daß die Ringrille gleichzeitig mit dem hinterschnittenen Abschnitt des Kontaktbolzens durch Pressen hergestellt ist.

Die Ringrille hat den Vorteil, daß bei ihrer spanlosen Herstellung durch Pressen die zylindrische Mantelfläche der zentrischen Ausnehmung des Bolzens in eine kegelförmige Mantelfläche umgeformt und mithin auf einfache Weise der hinterschnittene Abschnitt der zentrischen Ausnehmung erzeugt werden kann.

Weiterhin ist es besonders zweckmäßig, daß die Kontaktfläche der Kontaktplatte mindestens eine Einprägung hat, die vorzugsweise ringförmig, innerhalb des und nahe am kleinsten Durchmesser des hinterschnittenen Abschnitts des Kontaktbolzens angeordnet, und nach dem Einfügen der Kontaktplatte in die zentrische Ausnehmung des Kontaktbolzens spanlos erzeugt ist.

Durch die innerhalb des und nahe am kleinsten Durchmesser des hinterschnittenen Abschnitts der zentrischen Ausnehmung des Kontaktbolzens angeordnete und nach dem Einfügen der Kontaktplatte in die zentrische Ausnehmung erzeugte Einprägung in der Kontaktfläche der Kontaktplatte wird das Ausfüllen des hinterschnittenen Abschnitts des Kontaktbolzens mit Werkstoff der Kontaktplatte so verbessert, daß auch bei den in Kraftfahrzeugen üblichen Rüttelungen nach längerer Betriebszeit eine Lockerung der Verbindung vermieden wird.

Es ist außerdem noch besonders zweckmäßig, daß der Kontaktbolzen die Form einer Kopfschraube hat, daß die Ausnehmung im vorzugsweise mehrkantigen Kopf der Schraube angeordnet ist,'daß die Kontaktfläche an der Kontaktplatte konvex gewölbt ist, und daß der Bolzen aus Stahl einen metallischen Oberflächenschutzüberzug, vorzugsweise aus Kupfer, Cadmium, Zink oder Silber hat.

Die Ausbildung des Kontaktbolzens als Kopfschraube hat den Vorteil, daß der Bolzen leicht lösbar in einstellbarem Abstand der Kontaktplatte von einer Bezugsfläche des Schalters befestigt werden kann.

Durch die Wölbung der Kontaktfläche wird auch bei schiefer Anlage des mit dem Kontaktbolzens zusammenwirkenden Schaltglieds, beispielsweise einer Kontaktbrücke oder eines Kontaktfingers, ein guter Kontakt erzielt.

Der auf den Bolzen autgebrachte Oberflächenschutzüberzug schüUt den Bolzen aus Stahl gegen Rost, erleichtert die innige Verbindung des Stahls mit Kupfer und verkleinert den Übergangswiderstand.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Kontaktbolzen mit eingepreßter Kontaktplatte in Ansicht, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Kopf des Kontaktbolzens ohne Kontaktplatte,

F i g. 3 eine Kontaktplatte mit konvex gewölbter Kontaktfläche vor dem Einpressen,

F i g. 4 einen Kontaktbolzen mit einer zweiten Ausführungsform der Kontaktplatte, in Seitenansicht, teilweise im Schnitt.

Ein Kontaktbolzen t (Fig. 1) aus Stahl hat die Form einer Sechskantkopfschraube. Der Gewindeschaft 2 dient zum Befestigen des Kontaktbolzens in einem nicht dargestellten Magnetschalter eines in ein Kraftfahrzeug eingebauten Andrehmotors. Der Sechskantkopf 3 hat eine zentrische Ausnehmung 4. Die Mantelfläche der Ausnehmung ist ein Innenkegel 5, der sich zum Grund der Ausnehmung hin erweitert. Der Grund der Ausnehmung wird durch die Mantelfläche eines stumpfwinkligen Außenkegels 6 gebildet, dessen Spitze auf der Achse des Kontaktbolzens t und nahezu in der Ebene der Stirnfläche des Sechskantkopfes 3 des Kontaktbolzens liegt.

Die zenirische Ausnehmung 4 ist umgeben von einer dazu konzentrischen Ringrille 7 mit keilförmigen Axialschnitt. Die Ringrille ist mittels eines nicht dargestellten Preßstempels mit einem der Ringrille entsprechenden Vorsprung spanlos hergestellt. Dabei wird der ursprünglich als Zylinder erzeugte Innenmantel der zentrischen Ausnehmung in einen konischen Innenmantel umgeformt und damit die zentrische Ausnehmung 4 hinterschnitten.

Durch die spanlose Herstellung der Ringrille 7 durch Pressen ist ihr Volumen gleich groß wie das Volumen des hinterschnittenen, ringförmigen Abschnitts des Kontaktbolzens 1, der die vom größten Durchmesser und der größten Tiefe der zentrischen Ausnehmung 4 bestimmte Kreiszylinderfläche in Richtung zur Bolzenachse hin überragt.

Der Kontaktbolzen 1 aus Stahl hat zum Schutz gegen Korrosion einen metallischen Oberflächenschutzüberzug aus Kadmium, Kupfer, Zink oder Silber.

Dieser Überzug hat noch den Vorteil, daß er die innige Verbindung zwischen Kontaktplatte und Kontaktbolzen verbessert und dadurch den Übergangswiderstand verkleinert.

F i g. 3 zeigt eine rohe Kontaktplatte 8 mit konvex gewölbter Kontaktfläche 9 vor dem Einpressen in die zentrische Ausnehmung 4 des Kontaktbolzens 1. Der Mantel der Kontaktplatte ist zylindrisch, ihr Durchmesser nahezu gleich groß wie derjenige des Innenkegels 5 der zentrischen Ausnehmung 4 an der engsten Stelle, so daß die Kontaktplatte 8 in die zentrische Ausnehmung 4 des Kontaktbolzens leicht einschiebbar ist.

Die der Kontaktfläche 9 abgewandte Seite der Kontaktplatte 8 ist ein Innenkege! 10, dessen Kegelwinkel gleich groß ist wie der Kegelwinkel des am Grund der zentrischen Ausnehmung 4 im Kontaktbolzen angeordneten stumpfwinkligen Außenkegels 6.

Durch die Wölbung der Kontaktfläche 9 wird auch dann ein guter Kontakt, d. h. ein geringer Übergangswiderstand zwischen Kontaktbolzen 1 und einem mit diesem zusammenwirkenden, nicht dargestellten Schaltglied erzielt, wenn das Schaltglied, beispielsweise eine ebene Kontaktbrücke, nicht genau senkrecht zur Achse des Kontaktbolzens 1 gerichtet auf den Kontaktbolzen auftrifft.

Zum Zusammenfügen von Kontaktbolzen 1 und Kontaktplatte 8 wird zunächst die Kontaktplatte in die zentrische Ausnehmung 4 des Kontaktbolzens eingeschoben. Dann wird ein axialer Druck solcher Größe auf die Kontaktplatte ausgeübt, daß Werkstoff der Kontaktplatte in den hinterschnittenen Abschnitt der zentrischen Ausnehmung 4 hineingepreßt wird. Danach ist die Kontaktplatte im Kontaktbolzen unlösbar verankert. Gleichzeitig wird dabei auch Werkstoff der Kontaktplatte 8 in die Ringrille 7 des Kontaktbolzens 1 gepreßt und die Ringrille mit Werkstoff der Kontaktplatte ausgefüllt.

Der Außenkegel 6 am Grund der zentrischen Ausnehmung 4 erleichtert das Einpressen des Werkstoffs in den hinterschnittenen Abschnitt und bewirkt durch die Reibung am Grund der zentrischen Ausnehmung eine innige Verbindung zwischen Kontaktbolzen 1 und Kontaktplatte 8.

In eingepreßtem Zustand hat die Kuntaktplatte 11 (F i g. 1) in der konvex gewölbten Kontaktfläche 12 eine ringförmige Einprägung 13 mit keilförmigem Axialschnitt, deren größter Durchmesser des Innenkegels 5 im Kontaktbolzen 1 ist. Diese Einprägung 13 ist beim Einpressen der Kontaktplatte in den Kontaktbolzen durch einen entsprechenden ringförmigen Vorsprung an einem nicht dargestellten Preßstempel erzeugt worden. Die Einprägung 13 verbessert oder erleichtert das Ausfüllen des hinterschnittenen Abschnitts des Innenkegels 5 mit Werkstoff der K'ontaktplatte.

Im Durchmesserbereich der Ringrille 7 ist in der Kontaktfläche 12 noch eine äußere ringförmige Einprägung 14, die ebenfalls durch einen entsprechenden Vorsprung am nicht dargestellten Preßslempel — gleichzeitig mit der inneren Einprägung 13 — erzeugt ist.

Durch diese äußere ringförmige Einprägung 14 wird das Ausfüllen der Ringrille 7 des Kontaktbolzens verbessert oder erleichtert.

Anstelle eines ringförmigen, eine ringförmige Einprägung erzeugenden Vorsprungs am Preßstempel, können mehrere, auf einem entsprechenden Teilkreis und in J₅ einem bestimmten Abstand voneinander angeordnete Vorsprünge treten, die ihren Vorsprüngen entsprechende Einprägungen erzeugen.

Die eingepreßte Kontaktplatte 15 (Fig.4) unterscheidet sich von derjenigen 8 nach F i g. 3 dadurch, daß ihre Kontaktfläche 16 geriffelt ist und die Spitzen der Riffelung in einer Ebene liegen.

Die Riffelung ermöglicht auch bei grob verschmutzter Kontaktfläche 16 noch einen ausreichenden metallischen Kontakt, insofern als beim Auftreffen eines nichi dargestellten Schaltglieds auf die unterbrochene Kontaktfläche 16 der Schmutz in die Vertiefung dei Riffelung verdrängt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Kontaktbolzen für hohe Stromstärken, insbesondere aus Stahl, mit einer Kontaktplatte aus edlerem Metall, vorzugsweise aus Kupfer, die mit dem einen Ende des Kontaktbolzens eng verbunden ist, und mit mindestens einer zentrisch angeordneten, hinterschnittenen Ausnehmung am kontaktseitigen Ende des Bolzens, in der die Kontaktplatte unlösbar verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund der Ausnehmung (4) durch die Außenmantelfläche eines zentrischen Vorsprunges (6) gebildet ist.
2. Kontaktbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrische Vorsprung ein stumpfwinkliger Kegel (6) ist, dessen Spitze auf der Achse des Kontaktbolzens (1) und mindestens nahezu in der Ebene der Stirnseite des Kontaktbolzen liegt.
3. Kontaktbolzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrische Ausnehmung (4) von einer dazu konzentrischen Ringrille (7) mit keilförmigen Axialschnitt umgeben ist, daß das Volumen der Ringrille (7) gleich groß ist wie das Volumen des hinterschnittenen, ringförmigen Ab-Schnitts des Kontaktbolzens (1), der die vom größten Durchmesser und der größten Tiefe der zentrischen Ausnehmung (4) bestimmte Kreiszylinderfläche in Richtung zur Bolzenachse hin überragt, und daß die Ringrille (7) gleichzeitig mit dem hinterschnittenen Abschnitt des Kontaktboizens (1) durch Pressen hergestellt ist.
4. Kontaktbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (12) der Kontaktplatte (11) mindestens eine Einprägung (13) hat, die vorzugsweise ringförmig, innerhalb des und nahe am kleinsten Durchmesser des hinterschnittenen Abschnitts des Kontaktbolzens (1) angeordnet, und nach dem Einfügen der Kontaktplatte (8) in die zentrische Ausnehmung (4) des Kontaktbolzens (1) spanlos erzeugt ist.
5. Kontaktbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß er die Form einer Kopfschraube hat, und daß die zentrische Ausnehmung (4) im vorzugsweise mehrkantigen Kopf (3) der Schraube angeordnet ist.
6. Kontaktbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (12, 16) an der Kontaktplatte (11, 15) konvex gewölbt oder eben ist.
7. Kontaktbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (16) eine Riffelung hat.
8. Kontaktbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbolzen (1) aus Stahl einen metallischen Oberflächenschutzüberzug, vorzugsweise aus Kadmium, Kupfer, Zink oder Silber, hat.