DE20315894U1 - Als Federkontaktstift ausgebildeter Hochstromstift - Google Patents

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Abstract

Federkontaktstift mit einer elektrisch leitenden Hülse, in der ein elektrisch leitender Kolben in Richtung der Hülsenlängserstreckung längsverschieblich gelagert ist, wobei der Kolben einseitig mit einem Kontaktende aus der Hülse herausragt und anderseitig von einer sich im Innern der Hülse befindlichen, axial in Richtung der Hülsenlängserstreckung wirkenden Kolbenfeder beaufschlagt ist, gekennzeichnet durch mindestens ein, zwischen Hülse (2) und Kolben (3) wirkendes, elektrisch leitendes Radialfederelement (17).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Federkontaktstift mit einer Hülse, in der ein Kolben in Richtung der Hülsenlängserstreckung längsverschieblich gelagert ist, wobei der Kolben einseitig mit einem Kontaktende aus der Hülse herausragt und andersseitig von einer sich im Innern der Hülse befindlichen, axial in Richtung der Hülsenlängserstreckung wirkenden Kolbenfeder beaufschiagt ist.
  • Derartige Federkontaktstifte sind bekannt. Beim Kontaktieren nähern sich Federkontaktstift und Kontaktstelle eines Prüflings axial, so dass das aus der Hülse herausragende Kontaktende des Kolbens auf die Kontaktstelle des Prüflings aufsetzt und einen elektrischen Kontakt herstellt. Hierdurch lässt sich zum Beispiel ein Prüfstrom der Kontaktstelle zuführen. Der Prüfstrom fließt über die Hülse und geht von einem entsprechenden Bereich der Innenwandung der Hülse auf den Kolben über und vom Kolben zur Kontaktstelle. Der Kolben gleitet beim Kontaktieren gegen die Kraft der Kolbenfeder im Innern der Hülse, wobei die Gleitführung nicht nur eine axiale Kolbenbewegung zulässt, sondern auch der Stromübertragung dient. Parallel zu diesem Stromweg liegt ein weiterer Stromweg, der durch die Kolbenfeder realisiert wird, die sich mit ihrem einen Ende an einer Stirnwand im Innern der Hülse abstützt und mit ihrem anderen Ende gegen den Kolben drängt. Gegebenenfalls liegen einige Windungen der als Schraubendruckfeder ausgebildeten Kolbenfeder zusätzlich an der Innenwandung der Hülse an, wodurch weitere parallele Strompfade gebildet werden.
  • Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass aufgrund der Gleitlagerung des Kolbens in der Hülse ein die Gleitlagerung überbrückender Stromweg aufgrund der Kolbenbeweglichkeit nur mit relativ kleinen Strömen belastbar ist, da ein gewisser Übergangswiderstand vorliegt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Federkontaktstift der Eingangs genannten Art anzugeben, der auch problemlos mit hohem Strom belastet werden kann, so dass also ein Nochstromstift ausgebildet wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß unter Beiziehung der Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass mindestens ein, zwischen Hülse und Kolben wirkendes, elektrisch leitendes Radialfederelement vorgesehen ist. Dieses Federelement sorgt für einen relativ niedrigen Übergangswiderstand zwischen Kolben und Hülse, da stets ein bestimmter Kontaktdruck aufgrund der Federeigenschaft aufrechterhalten wird. Das Radialfederelement besteht vorzugsweise aus sehr gut elektrisch leitendem Werkstoff bei gleichzeitiger hoher Feder- und damit Kontaktkraft. Der Kolben, die Hülse und die Kolbenfeder sind aus elektrisch leitendem Material hergestellt.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass das Radialfederelement im Innern der Hülse angeordnet ist und daher nicht störend in Erscheinung tritt. Ferner ist es im Innern der Hülse gegen Umwelteinflüsse und mechanische Einflüsse geschützt.
  • Es ist vorteilhaft, wenn das Radialfederelement am Kolben elektrisch leitend befestigt ist und mit der Hülse in Schleifkontakt steht. Mit einer axialen Kolbenbewegung bewegt sich somit das Radialfederelement mit und gleitet dabei an der Hülse entlang.
  • Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Radialfederelement an der Hülse elektrisch leitend befestigt ist und mit dem Kolben in Schleifkontakt steht. Die Position des Radialfederelements ist somit gegenüber der Hülse fest, so dass sich der bei einer Kontaktierung axial bewegende Kolben relativ zum feststehenden Radialfedermittel bewegt.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Radialfederelement mindestens einen Federdraht aufweist aller aus mindestens einem Federdraht besteht. Der Federdraht sorgt einerseits für die radiale Kontaktkraft zwischen Kolben und Hülse und andererseits für eine niederohmige Stromwegstrecke. Das Radialfederelement kann bevorzugt eine sehr gut leitende Oberflächenbeschichtung aufweisen. Grundsätzlich wird man das Radialfederelement aus einem Werkstoff herstellen, der an sich schon elektrisch gut leitet. Diese Leitfähigkeit kann zur Erzielung eines noch geringeren elektrischen Widerstands mittels der sehr gut leitenden Oberflächenbeschichtung nochmals verbessert werden.
  • Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Radialfederelement ein Schlaufenelement ist. Hierunter ist ein bogenförmiger Verlauf des Radialfederelements zu verstehen, wobei der konvexe Bereich des Schlaufenelements in Schleifkontakt mit dem Kolben beziehungsweise der Hülse steht, Sofern mehrere Schlaufen vorgesehen sind, beispielsweise über den Umfang des Kolbens verteilt angeordnete Schlaufen, werden mehrere, parallel zueinander liegende Stromwege ausgebildet, so dass sich der Gesamtwiderstand entsprechend erniedrigt. Insbesondere kann die Schlaufe oder können die Schlaufen von dem erwähnten Federdraht gebildet sein.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn als Radialfederelement ein Draht-Kontaktkäfig verwendet wird. Dieser Drahtkäfig weist eine Vielzahl von federnden Stromwegen auf, die mit dem Kolben beziehungsweise der Hülse zusammenwirken und auf diese Art und Weise zu einem sehr geringen Übergangwiderstand führen.
  • Ferner kann vorteilhaft sein, wenn das Radialfederelement von einer ringförmig die Mittellängsachse des Kolbens beziehungsweise der Hülse umgebenden Schraubenfeder gebildet ist. Die Schraubenfeder weist somit einzelne Windungen auf, wobei jede Windung jeweils einen Stromweg zwischen Kolben und Hülse herstellt. Wenn -wie erwähnt- die Schraubenfeder ringförmig um den Kolben beziehungsweise die Mittellängsachse der Hülse gelegt ist, liegt die Ausbildung eines Torus vor, dessen einzelne Windungen jeweils einen Kontaktweg schaffen.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Windungen der Schraubenfeder einen ovalen Querschnittsverlauf aufweisen. Ein ovaler Querschnittsverlauf beziehungsweise ein einem Oval angenäherter Querschnittsverlauf hat den Vorteil, dass eine Drahtwindung über jeweils einen entsprechend langen Abschnitt mit dem Kolben beziehungsweise der Hülse in Kontakt steht, also keine punktförmige oder nur sehr kurze Kontaktstrecke vorliegt, sondern jeweils eine sehr lange und damit im Übergangswiderstand niedrige Kontaktierung besteht. Die ovale Querschnittsform kann hin bis zu einer etwa rechteckförmigen Querschnittsform gehen, wobei die langen Seiten des Rechtecks mit dem Kolben beziehungsweise der Hülse in elektrischer Verbindung stehen.
  • Schließlich ist es vorteilhaft, wenn das Radialfederelement auf einem im Innern der Hülse gelegenen, gegenüber der Kolbenwandung des Kolbens durchmesserreduzierten Axialstutzen des Kolbens angeordnet ist. Der Kolben wird mit einem entsprechenden Abschnitt seiner Längserstreckung in der Hülse geführt. Diese Führung bildet die Kolbenwandung. Daran schließt sich der durchmesserreduzierte Abschnitt des Kolbens an, der einen ringförmigen Freiraum gegenüber der Innenseite der Hülse schafft. In diesem ringförmigen Freiraum ist das Radialfederelement angeordnet. Es übergreift den Axialstutzen des Kolbens und ist auf diese Art und Weise am Kolben fixiert. Die Federkraft des Radialfederelements sorgt dafür, dass bestimmte Abschnitte von ihm gegen die Innenseite der Hülse gedrängt werden und dort einen Schleifkontakt beziehungsweise eine entsprechende Anzahl von Schleifkontakten schafft.
  • Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel und zwar zeigt:
  • 1 einen Längsschnitt durch einen Federkontaktstift,
  • 2 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Radialfederelements des Federkontaktstifts und
  • 3 eine Schnittansicht durch das Radialfederelement im Bereich eines Axialstutzens eines Kolbens des Federkontaktstiftes.
  • Die 1 zeigt einen Federkontaktstift 1, der eine Hülse 2 und ein in der Hülse 2 axial geführten Kolben 3 aufweist. Im Innern 4 der Hülse 2 befindet sich eine als Schraubendruckfeder 5 ausgebildete Kolbenfeder 6, die den Kolben 3 in axialer Richtung, also in Richtung der Mittellängsachse 7 des Kolbens 3 beziehungsweise der Hülse 2 beaufschlagt. Die Hülse 2 weist im Bereich ihres einen Endes 8 eine einstückige Buchse 9 zum Anschluss eines nicht dargestellten elektrischen Anschlussdrahtes oder dergleichen auf.
  • Der Kolben 3 besitzt ein Kontaktende 10, das mit einer Kontaktspitze 11 versehen ist. In seinem -in Längserstreckung gesehen- etwa mittleren Bereich besitzt der Kolben eine Kolbenwandung 12, die zylindrisch ausgebildet ist und gegenüber dem zylindrisch ausgebildeten Kontaktende 10 einen größeren Durchmesser aufweist. Mit der Kolbenwandung 12 ist der Kolben 3 im Innern 4 der Hülse 2 axial verschieblich geführt, d.h., die Kolbenwandung 12 liegt in Gleitführung an der Innenseite 13 der Hülse 2 längsverschieblich an. Der der Kontaktspitze 4 gegenüberliegende Endbereich 14 des Kolbens 3 ist gegenüber dem die Kolbenwandung 12 aufweisenden Abschnitt 15 des Kolbens 3 im Durchmesser reduziert ausgebildet, derart, dass gegenüber der Innenseite 13 der Hülse 2 ein Ringraum 16 ausgebildet ist.
  • In dem Ringraum 16 ist ein elektrisch leitendes Radialfederelement 17 angeordnet, das auf den Endbereich des Kolbens 3 axial aufgeschoben und dort befestigt ist. Diese Befestigung kann entweder eine Reibschlussbefestigung oder aber auch eine Befestigung auf andere Art und Weise sein. Entscheidend ist lediglich, dass sich bei einer axialen Bewegung des Kolbens 3 das Radialfederelement 17 ohne Relativbewegung zum Endbereich 14 mitbewegt. Der Endbereich 14 bildet aufgrund seiner Fluchtung mit der Längserstreckung des Kolbens 3 einen Axialstutzen 18, an dessen Stirnseite 19 die Kolbenfeder 6 anliegt. Die Kolbenfeder 6 stützt sich daher mit einem Endbereich 20 an einer Innen-Querschnittseinschnürung 21 der Hül se 2 und mit ihrem anderen Endbereich 22 an der Stirnseite 19 des Kolbens 3 ab.
  • Das Radialfederelement 17 ist -gemäß der schematischen Darstellung der 2- als Torus 23 ausgebildet, d.h., es besitzt eine Ringform 24, die durch die gestrichelte Linie der 2 angedeutet wird. Ferner besteht das Radialfederelement 17 gemäß 2 aus einem Federdraht 25, der vorzugsweise mit einer elektrisch sehr gut leitenden Oberflächenbeschichtung 26' versehen ist. Der erwähnte Torus 23 ergibt sich dadurch, dass der Federdraht 25 nach Art einer Schraubenlinie aufgewickelt ist, wobei der Querschnitt der sich dadurch ergebenden Wendelschlaufen 26 vorzugsweise oval ausgestaltet ist, wie sich dies aus der Querschnittsdarstellung der 3 ergibt. Nach einer anderen, aus der 1 hervorgehenden Querschnittskonfiguration der Wendelschlaufen 26 kann auch vorgesehen sein, dass die Grund-Querschnittsform jeder Wendelschlaufe 26 im Wesentlichen rechteckförmig ausgestaltet ist.
  • Zur Bildung des Torus 23 sind die einzelnen Wendelschlaufen 26 entlang der Ringform 24 angeordnet, so dass insgesamt ein Draht-Kontaktkäfig 27 ausgebildet wird, dessen Innendurchmesser etwas kleiner als der Außendurchmesser des Axialstutzens 18 des Kolbens 3 ist. Auf diese Art und Weise sitzt der Draht-Kontaktkäfig 27 im Klemmsitz auf dem Endbereich 14 des Kolbens 3.
  • Gemäß 3 ist die Anordnung dabei derart getroffen, dass im entspannten Zustand des Radialfederelements 17, also bei nicht innerhalb der Hülse 2 befindlichen Kolben 3 die Radialabmessung a einer Wendelschlaufe 26 größer ist, als die Radiusdifferenz zwischen dem Abschnitt 15 und dem Endbereich 14 des Kolbens 3. Diese Ra diusdifferenz ist in 3 mit b gekennzeichnet. Da das Radialfederelement 17 aus elastischem Material, insbesondere aus Federdraht 25, besteht, wird bei einem Vergleich der 3 und 1 deutlich, dass im eingebauten Zustand des Kolbens 3 in die Hülse 2 jede Wendelschlaufe 26 in Radialrichtung zusammengedrückt wird, d.h., ein entsprechender Abschnitt des Federdrahts 25 schleift an der Innenseite 13 der Hülse 2 entlang, wenn der Kolben 3 bei einer Kontaktierung einer Kontaktstelle eines nicht dargestellten Prüflings axial verlagert wird. Bei dieser Axialverlagerung komprimiert die Kolbenfeder 6. Erfolgt wieder eine Entlastung, wenn die Kontaktspitze 11 den Prüfling verlässt, so drängt die Kolbenfeder 2 den Kolben 3 in die aus der 1 dargestellte Ausgangslage zurück. Bei dieser Axialverschiebebewegung des Kolbens 3 steht das Radialfederelement 17 mit entsprechender Materialvorspannung aufgrund seiner federnden Eigenschaft im Schleifkontakt mit der Innenseite 13 der Hülse und trägt damit zur Stromtragfähigkeit des Federkontaktstifts 1 entscheidend bei. Die Stromtragfähigkeit resultiert aus verschiedenen Komponenten, nämlich einerseits daraus, dass ein Stromweg -von der Buchse 9 der Hülse 2 ausgehend- über die Kolbenfeder 6 zum Kolben 3 besteht. Dabei können einzelne Windungen der Kolbenfeder 6 zusätzlich noch an der Innenseite 13 der Hülse anliegen und Parallelstromwege bilden. Ferner ist es möglich, dass ein weiterer, parallel geschalteter Stromweg dadurch entsteht, dass die Hülse elektrisch leitend mit der Kolbenwandung 12 des Kolbens 3 in Verbindung steht und auf diese Art und Weise zur Stromtragfähigkeit beiträgt. Entscheidend ist für die Erfindung jedoch, dass über das Radialfederelement 17 eine sehr niederohmige elektrische Verbindung zwischen Innenseite 13 der Hülse 2 und Kolben 3 gebildet ist, unabhängig davon, in welcher axialen Position sich der Kolben 3 inner halb der Hülse 2 befindet. Auch dieser erfindungsgemäße Stromweg ist zu den anderen Stromwegen parallel geschaltet, so dass sich insgesamt ein sehr geringer elektrischer Gesamtwiderstand einstellt, d.h., bei dem Federkontaktstift 1 handelt es sich um einen Hochstromstift 28.
  • Aufgrund des Radialfederelements 17 werden eine Vielzahl von Kontaktstellen zwischen dem Kolben 3 und der Hülse 2 geschaffen, da jede einzelne Wendelschlaufe 26 einen Stromweg mit sich bringt. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass jede einzelne Wendelschlaufe 26 mit einem relativ langen Abschnitt eine Berührfläche mit der Innenseite 13 der Hülse 2 beziehungsweise der Mantelfläche 29 des Axialstutzens 18 des Kolbens 3 bildet, was ebenfalls zur Niederohmigkeit der Anordnung beiträgt.

Claims (11)

  1. Federkontaktstift mit einer elektrisch leitenden Hülse, in der ein elektrisch leitender Kolben in Richtung der Hülsenlängserstreckung längsverschieblich gelagert ist, wobei der Kolben einseitig mit einem Kontaktende aus der Hülse herausragt und anderseitig von einer sich im Innern der Hülse befindlichen, axial in Richtung der Hülsenlängserstreckung wirkenden Kolbenfeder beaufschlagt ist, gekennzeichnet durch mindestens ein, zwischen Hülse (2) und Kolben (3) wirkendes, elektrisch leitendes Radialfederelement (17).
  2. Federkontaktstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (17) im Innern (4) der Hülse (2) angeordnet ist.
  3. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (17) am Kolben (3) elektrisch leitend befestigt ist und mit der Hülse (2) in elektrischem Schleifkontakt steht.
  4. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (17) an der Hülse (2) elektrisch leitend befestigt ist und mit dem Kolben (3) in elektrischem Schleifkontakt steht.
  5. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (17) mindestens einen Federdraht (25) aufweist oder aus mindestens einem Federdraht (25) besteht.
  6. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (17) eine elektrische gut leitende Oberflächenbeschichtung (26') aufweist.
  7. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (17) ein Schlaufenelement ist.
  8. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (17) als Draht-Kontaktkäfig (27) ausgebildet ist.
  9. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (17) von einer ringförmig die Mittellängsachse (7) des Kolbens (3) beziehungsweise die Hülse (2) umgebenden Schraubenfeder gebildet ist.
  10. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Schraubenfeder einen ovalen Querschnittsverlauf aufweisen.
  11. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (17) auf einem im Innern (4) der Hülse (2) gelegenen, gegenüber der Kolbenwandung (12) des Kolbens (3) durchmesserreduzierten Axialstutzen (18) des Kolbens (3) angeordnet ist.
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