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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Zeichnungen veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
und zwar zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen Federkontaktstift,
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2 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines Radialfederelements
des Federkontaktstifts und
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3 eine
Schnittansicht durch das Radialfederelement im Bereich eines Axialstutzens
eines Kolbens des Federkontaktstiftes.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.