DE2009119A1

DE2009119A1 - Kontaktfedern fur die hochfrequenzdich te Verbindung verschraubter Schirmungs elemente

Info

Publication number: DE2009119A1
Application number: DE19702009119
Authority: DE
Inventors: Hans Peter 8400 Regens bürg Kaiserswerth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-02-26
Filing date: 1970-02-26
Publication date: 1971-09-09
Also published as: BE763551A; CH520460A; GB1321140A; NL7102052A; FR2078686A5

Description

"ITTTITR ^Λ^TIENGESELLSCHAFT 8 München 2,- den 2 6. FEB. 1970

Berlin und München. Vfittelsbacherpiatz

70 /1036

Kontaktfedern für die hochfrequenzdichte Verbindung verschraubter Schirmungselemente

Die Erfindung betrifft eine Kontaktfeder für die hochfrequenzdichte Verbindung verschraubter Schirmungselemente.

Die elektromagnetische Schirmwirkung von Kabinen und -

Räumen, die aus Fertigbauteilen zusammengeschraubt sind,· wird in entscheidendem Maße durch die elektrische Kontaktierung zwischen den Aufbauteilen bestimmt. Das Problem liegt darin, die Profilrahmen der Aufbauteile so niederohmig und lückenlos wie möglich miteinander zu verbinden. Der elektrische Widerstand der Verbindung bestimmt maßgeblich die Wirkung der Abschirmung im Bereich unter 1 MHz; die Lücken in der Kontaktierung wirken sich dagegen bei höheren Frequenzen aus.

Für die elektrische Verbindung ist es daher bekannt, Kontaktfedern, die z.B.. wellenförmig gebogen sind und mit f ihren Biegekanten gegen die Rahmenprofile drücken, zu verwenden. Die Federn werden, im Gegensatz zu den Kontaktfedern an einer Tür, nicht bewegt; sie stehen dauernd unter Druck. Man nennt sie wegen ihrer ruhenden Lage "statische Federn".

Fig. 1 zeigt den mechanischen Aufbau einer verschraubten Verbindungsstelle unter Verwendung einer solchen bekannten Kontaktfeder. Zur Übersichtlichkeit ist der Spalt nicht fest zusammengedrückt gezeichnet.

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Bit/Zi - 20.2.70 , .

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Fig. 2 zeigt ein vereinfachte« Ersatzschaltbild dieser Kontaktstelle, das im kHz-Bereich bis zu Frequenzen von etwa 1 MHz Gültigkeit hat.

Bei der Beurteilung von Kontaktwiderständen geht man γοη der Beobachtung aus, daß der Strom nicht gleichmäßig durch die gesamte Kontaktfläche übertritt, sondern nur an einzelnen Punkten. Die wahre Berührungsfläche ist daher wesentlich kleiner als die scheinbare. Die beschriebenen, gewellten Federn geben an den Biegekanten keinen linsenförmigen Kontakt, sondern nur an einzelnen Punkten, die auf diesen linien liegen. Daa vereinfachte Ersatzschaltbild (Fig.2) zeigt, daß an dem einen Rahmenprofil (1) drei (a), an dem andereii (2) vier (b) linienförmige Kontaktreihen vorhanden sind und daß das Federblech selbst einen leitungswiderstaiid zwischen den Profilrahmen darstellt. Die mit dieser bekannten Anordnung erreichbare magnetische Schirmdärnpfung, gemessen nach MIL-3TD-285, zeigt Kurve a in Pig. 7.

Durch andere Biegungen und andere Kontaktwerkstoffe sind Verbesserungen zu erzielen; sie sind aber nicht entscheidend, da der Kontaktwiderstand weitgehend vom Plächendruck an der Kontaktstelle abhängt. Die Biegekanten der Federn drücken sich flach, wenn die Federn zwischen den Rahmenprofilen zusammengepreßt werden. Es vergrößert sich dann die Auflagefläche, d.h. die Anzahl der am Stromfluß beteiligten Kontaktpunkte nimmt zu, aber der spezifische Flächendruck nimmt ab. Die Freindschichten auf den Metalloberflächen werden durch den Druck einer Biegekante kaum angegriffen. Die Selbstreinigung der Kontaktflächen isc auf diesem Wege nicht zu erreichen.

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Es sind auch schon sogenannte "Doppelkontaktfederleisten" entwickelt.worden, die schillings technisch einem IT-Glied entsprechen.' Die voia Sehirnsstroia zwischen 1 .· und 2. Kontaktelement zu übei'brückenden Viege werden so gestaltet, daß die Längsindukti%^ritäten des ff-G-liedes viel größer sind als die von den Kontakt el einen ten gebildeten Querinduktivi tüten*. Diese bekannten Doppel-Kontaktfederlei-Bten cind Jedoch nur für die Verbindung beweglicher S ehimungs elemente vorgesehen, z.B. für die Abdichtung von Engen bei Türen und !Fenstern. Pur die Verwendung bei verschraubten Schirmungselementen, bei denen die Ver*- schraubung auch einen taechanischen Halt ergeben muß, sind (|

sie weniger geeignet. .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktfeder anzugeben, die es erlaubt, vorzugsweise im Bereich von Frequenzen unter etwa 1 MHs eine besonders hochfrequensdichte Verbindung verschraubter Schirmungseleraente su ermoglicheji. . . .

Die Losimg dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder aus einem Blech aus einem elektrisch leitenden Material besteht, das beidseitigL:nit einer

gro 13en-"Anzahl scharfer Schnittkanten versehen ist, die J

sich beim Ve rs ehr atib en in die Oberfläche der Schirmungs- . " elemente eingraben.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß kein besonders hochwertiges und daher teures dPedermaterial verwendet werden muß, v/eil die aus der Blechoberfläche heransragenden schärfen Schnittkanten selbst J?edereigenschaf ten auf - , weisen, daß beim Zusammenschrauben der Schirmungselemente und der dabei erfolgenden mechanischen Verformung der Schnittkanten diese sich in die Oberfläche der Schirmungselemente eingraben und damit die darauf befindlichen Premdschichten durchstoßen und daß die Kontaktgabe

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der Fed ei" "beiderseitig über eine große Anzahl von Schnittkanten erfolgt, wodurch der Kontakt äußerst niederohmig wird.

Anhand der Zeichnungen sollen die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestaltungen im einzelnen erläutert werden.

Fig. 1 zeigt im Schnitt die Yerschraubungssteile zweier Profilrahmen 1,2 unter Zwischenlage einer bekannten gewellten Kontaktfeder 3. Der Übersichtlichkeit halber ist fe die Schraube 4 nicht vollständig angezogen worden, so daß zwischen den Profilrahmen 1 und 2 ein kleiner Spalt übriggeblieben ist. Die Kontaktfeder 3 berührt den oberen Rahmen 1 an drei Punkten (a), den unteren Rahmen 2 an vier Punkten (b).

Fig. 2 zeigt das vereinfachte Ersatzschaltbild solcher, unter Zwischenlage einer Kontaktfeder verschraubten Schirmungselemente. R_T kennzeichnet den elektrischen • Leitungswiderstand im Profilrahmen (entsprechend Positio2i 1 und 2 in Fig.1), R-, den elektrischen leitungswiderstand im Federblech (entsprechend Position 3) und Rg den elektrischen Kontaktwideratand an der Übergangs-P stelle zwischen Profilrahmen 1,2 und Kontaktfeder 3. Mit (a) und (b) sind wieder die Berührungspunkte der Kontaktfeder mit den Profilrahmen gekennzeichnet.

Fig. 3 zeigt die Verschraubung zweier Schirmelernente 1,2 unter Zwischenlage einer erfindungsgeinäßen Kontaktfeder 5, hier in Form eines feinmaschigen Streckgitters. Ein Streckgitter ist ein aus einem Blech hergestelltes Bauelement, bei dem durch versetzte Schnitte bei gleichzeitiger Streckung des Bleches Öffnungen in der Blech-

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oberfläche; entstanden sind. Durch Schnitt und Streckimg entstehen Maschen, die durch Stege miteinander verbunden sind. Die Streckung bewirkt einVerdrehen der Stege, so daß ein Teil der scharfen Schnittkanten nach außen, d.h. aus der Bleehoberflache heraus gerichtet ist.

Wird ein solches Streckgitter als Kontaktfeder zwischen . · die Rahmenprofile der Aufbauteile einer Schirmhülle gepreßt, so drücken die Schnittkanten mit einem sehr hohen Flächendruck auf die Oberflächen der Rahmenprofile. Der. Druck reicht aus, um.die Freradschichten auf den Me- . g talloberflächen zu durchstoßen. Die Selbstreinigung der Kontakte ist somit gewährleistet* Außerdem sind die Kontaktwiderstände scharfer Schnittkanten wesentlich niederohmiger als die, die sich mit Biegekanten oder zv/ischen: Andruckflächen erzielen lassen.

Die Schränkung der Stege, die beim Strecken des Materials entstanden ist, wirkt als Federkraft. Beim Pressen auf die Schnittkanten entstehen in den Stegen Torsionskräfte, die die Stege gegen die Kontaktflächen drücken.

Da die Breite der Stege wesentlich kleiner gehalten v/erden kann als die Schenkel einer in Fig. 1 gezeichneten Feder, ist der leitungswiderstand und insbesondere bei hohen Frequenzen der induktive Widerstand sehr klein. Zudem ergibt sich durch die Vielzahl der Kontaktstellen eine Parallelschaltung der einzelnen Widerstände, was zu einer weiteren Verbesserung" der Leitfähigkeit an der Kontaktstelle führt. ■

Die Figuren 4 bis 6 zeigen in perspektivischer Darstellungweitere Ausführungsiormen von Kontaktfedern, die mit-ihren Schnittkanten den Kontakt zwischen zwei Rahmenprofilen herstellen. ■ ■

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Fig. 4 stellt eine Feder dar, die eine Prägung 6 aufweist, welche mit der einer Raspel vergleichbar ist. Die Prägungen 6 federn durch ihre gebogene Form. Mit der Oberkante der Rundung graben sie sich in die Oberfläche üer zu verschraubenden Rahmenprofile ein..Zur Verbesserung der Federwirkung ist es zweckmäßig, neben den durchgestoßenen Öffnungen 6 das Federblech mit Einschnitten 7 zu versehen.

Fig. 5 zeigt eine Ausf ührungsform, bei der Winkel 8 aus dem Foderblech 5 herausgedrückt sina.; auch hier lassen sich zur besseren Federwirkung die Einschnitte 7 anbringen, die langer ausgebildet sind als es für das Biegen der Winkel allein notwendig wäre.

Als weitere Möglichkeit für Kontaktfedern, die der Forderung nach einer Kontaktgabe über Schnittkanten genügen, wird in Fig. 6 eine Ausführungsform gezeigt, bei der kreuzweise Schnitte 7 in das Federblech 5 eingebracht und die dabei entstehenden Dreiecke aus der Blechfläche herausgedrückt werden, ähnlich wie es bei Kartoffelreiben gehandhabt wird. Auch hier erfolgt die Prägung nach beiden Seiten; durch Verlängerung der Einschnitte 7 kann v/iederum eine Verbesserung der Federwirkung erreicht werden.

Vorzugsweise werden die Prägungen so ausgeführt, daß sie in einem Winkel von ca. 45 Grad aus der Blechebene herausragen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Schnittkanten beim Zusammenschrauben der Schirmungselemente federnd in die Oberfläche der Profilrahmen eingraben. Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit iot es möglich, eine Oberflächenbehandlung, wie Versilbern oder Vergolden, durchzuführen.

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Fig. 7 zeigt die magnetisehe SGhirmdämpfuiig bei einer Kabine, die aus- Fertigbauteilen zu sammenge schraubt war, ■ einmal unter Verwendung der bekannten gewellten- Kontaktfedernd entsprechend Fig. 1 (Kurve a), und als Vergleich dazu die Schirmdämpf ung. der selben Kabine bei Verwendung eines in Fig. 3 dargestellten Streckmetalls (Kurve b) bei Frequenzen bis etwa 1 MHz. -

Man erkennt deutlich,- daß durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Kontaktfeder eine Verbesserung der magnetischen Schirmdämpfung um ca. 20 dB erreicht werden . J konnte. Dabei ist su* bemerken, daß das verwendete Streckgitter noch keine, die Leitfähigkeit verbessernde galvanische Oberflächenvergütung besaß. ■

Bei den in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Ausführungsformen der Kontaktfedern haben die Kontaktstell-en, auch wenn sie dicht zusammenliegen, einen größeren Abstand als bei der in Fig. 1 und Fig. 3 geseigten' Ausführungsform. .'. Dieser unvermeidbare Abstand begrenzt die Schirmv/irkung bei sehr",hohen Frequenzen ab mehreren GHz., Eine extrem breitbandige V/iirkung erfordert daher die Kombination einer feinmaschigen Anordnung, ζ.B. eines feinmaschi- ; ■ a gen-Btreckgitters mit einer^^ Wellfeder. Dies-e Kombina- I

tion kann aus einem Stück bestehen, sie kann aber auch aus getrennten Federn zusammengesetzt sein.

Die erv/ähnten Konstruktionsmaßnaiimen zur Verbesserung der Federwirkung (söitliohe Einschnitte, Abbiegen um ca.45°) ;sind notwendig, wenn sichergestellt sein soll, daß die Fedei^blechö nach Demontage und V/iederaufbau einer ScKirmzelle odernaeh Öffnen und erneutem Verschließen einer Abdeckung weiterhin benutzt und nicht durch neue Feder-

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bleche ersetzt werden sollen. Entfällt diese Forderung, d.h. kann eine bleibende Verformung der Kontaktfeder zugelassen v/erden, so können einfachere Ausführungsformen und billigere Materialien verwendet werden. Bei der ersten Anwendung ist aber die gute Eigenschaft der erfindungsgemäßen Kontaktfeder dadurch nicht geschmälert.

9 Patentansprüche
7 Figuren

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Claims

P at e η t a n s ρ .r ü c h e

Kontaktfeder· für die hochfrequenzdichte Verbindung verschraubter Schirmungselemente, v/obei die Kontaktfeder ; in die zu ver.schraubenden Fugen eingelegt und beim Verschrauben der Schirmungs elemente zusammengepreßt v/ird, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Blech (5) aus elektrisch leitendem Material besteht, das beidseitig mit einer großen Anzahl aus %

der Blechoberfläche herausragender, scharfer Schnittkanten (6,8,9) versehen ist, die sich beim Verschrauben in die Oberfläche der Schirmungselemente (1,2) eingraben.
2) Kontaktfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Streckmetall besteht.
3) Kontaktfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktblech eingeprägte Schnittkanten in Form von Winkeln besitzt.
4) Kontaktfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktblech eingeprägte Schnittkanten in Form von hochstehenden Dreiecken besitzt. . _β .
5) Kontaktfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktblech eingeprägte Schnittkanten in Form eines Raspelschlages besitzt.
6) Kontaktfeder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägungen unter einen Winkel von ca". 45 Grad aus der Kontaktblechebene abgezogen sind.■

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7) Kontaktfeder nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Pederwirkung neben den Prägungen Einschnitte in dem Kontaktblech vorgesehen sind.
8) Kontaktfeder nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß '.'-2 oberflächlich nit einer Schicht aus elektrisch gut leitendem Material beschichtet ist.
9) Kontaktfeder nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Schirmwirkung bei sehr hohen Frequenzen zusätzlich eine Wellfeder vorgesehen ist.

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