DE3518030A1

DE3518030A1 - Elektrisch leitfaehige kontaktvorrichtung

Info

Publication number: DE3518030A1
Application number: DE19853518030
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Neidecker
Original assignee: Multi Contact AG
Current assignee: Staeubli Electrical Connectors AG
Priority date: 1985-05-20
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1986-11-20
Also published as: JP2683233B2; EP0202564B1; ATE80754T1; US4750897A; EP0202564A2; JPS61279076A; CA1261018A; DE3686736D1; EP0202564A3; DE3518030C2

Description

Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtungen der vorgenannten Art sind in verschiedenen Ausführungsformen bereits bekannt bzw. vorgeschlagen worden. Die Kontaktvorrichtungen sollen dabei einerseits einen sicheren mechanischen Kontakt zwischen den Kontaktkörpern gewährleisten, andererseits einen möglichst geringen elektrischen übergangswiderstand zwischen den zu verbindenden Teilen verursachen.

Von besonderer Bedeutung sind dabei Kontaktbänder, die wegen ihrer lamellenartigen Schlitzung auch Kontaktlamellen genannt werden. Diese Lamellen bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Band bestimmter Bandstlrke, das quer zur Längsrichtung desselben ausgestanzte Schlitze aufweist. Die zwischen den Schlitzen verbleibenden Stege werden zu konvexen und/oder konkaven Wölbungen verformt. Die Bögen bilden selbstfedernde Elemente, die als Kontaktbrücken zwischen zwei leitenden Flächen von Kontaktkörpern die elektrische Verbindung erstellen.

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beiden Seiten der geschlitzten und gewölbten Zone sind schmalere, sich in Bandlängsrichtung erstreckende Randzonen vorhanden, die die einzelnen Stege zusammenhalten und die die geometrische Dimension der Kontaktlamellen definieren.

Am Uebergang zwischen den Stegen und den Randzonenstreifen bildet sich eine Knicklinie. An dieser Knicklinie ist der Winkel zwischen Stegen und Randzonenstreifen so ausgelegt, dass die Randzonen flach auf der elektrisch leitenden Fläche des einen Kontaktkörpers aufliegen. Die Berührungspunkte der Kontaktlamellen mit den elektrisch leitend zu verbindenden Kontaktflächen des zweiten Kontaktkörpers befinden sich in der Mitte des gewölbten Steges. Die für den Übergangswiderstand massgebenden Punkte liegen also für die für die Kontaktfläche des einen Kontaktkörpers an den Randzonen und für die Kontaktflächen des anderen Kontaktkörpers in der Mitte des gewölbten Steges.

Die Kontaktkraft F, die auf die oberen Berührungspunkte der Stege einwirkt, setzt eine Reaktionskraft von jeweils F/2 in der linken und rechten Randzone frei.

Bei dieser bekannten Ausbildung ist zum einen ein elektrischer Nachteil zu erwähnen:

Am Angriffspunkt der Kraft F auf den einzelnen Stegen erhält man jeweils mindestens einen definierten Kontaktpunkt. Die

Kontaktpunkte in den Randzonen sind dagegen Undefiniert. So kann es vorkommen, dass mehrere Stege gemeinsam nur einen einzigen Kontaktpunkt in der Randzone besitzen, der damit überlastet wird und den Kontaktwiderstand unnötig erhöht.

Zum anderen ist ein mechanischer Nachteil vorhanden: Bei maschineller Betätigung der Kontaktteile, z.B. Trennen und Stecken von Buchsen und Steckern, gleitet der Kontakt- und Angriffspunkt der Kraft F immer entlang der gleichen Linie, auf der gleichen Stelle der entsprechenden Kontaktfläche. Dies führt einerseits zu einer Uberbeanspruchung der Kontaktlinie, auf der der Lamellensteg gleitet, und andererseits auch des Lamellensteges. Die Folge davon ist eine allmähliche Zerstörung der Oberflächen; somit werden die Voraussetzungen geschaffen, welche zu Oxidation und überhitzung des gesamten Kontaktes führen.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und eine Kontaktvorrichtung der gattungsgemässen Art so verbessern, dass diese erwähnten Nachteile nicht mehr auftreten.

Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktvorrichtung dieser Art insbesondere dahingehend zu verbessern, dass die Kontaktpunkte, an welchen die Reaktionskräfte F/2 auftreten, definierte Orte aufweisen. Die Erfindung verfolgt als weitere

Aufgabe, die Beanspruchung der Vorrichtung zu vergleichmässigen und damit die Oberflächenabriebe beim Trennen und Stecken der Kontaktvorrichtung zu minimieren.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen,
dass die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Kontaktvorrichtung entscheidend verbessert werden.

Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt und werden im folgenden
näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Abschnitt eines als Kontaktvorrichtung dienenden Lamellenkörpers,

Fig. 2 einen zu einem hülsenähnlichen Gebilde gerollten
Lamellenkörper,

Fig. 3 einen weiteren gerollten Lamellenkörper mit geschlitzten Randzonen,

Fig. 4 einen weiteren gerollten Lamellenkörper mit verzahnten Randzonen, und

Fir. 5 einen Abschnitt eines als Kontaktvorrichtung dienenden Lamellenkörpers mit Ausnehmungen in den Randzonen.

Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. In den verschiedenen Figuren sind jeweils gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 1 gezeigte Abschnitt eines als Kontaktvorrichtung dienenden Lamellenköprers 1 wird aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff hergestellt, der sich überdies auch über gute Federeigenschaften auszeichnen muss. Als Werkstoff könnte beispielsweise eine Cu/Be-Legierung gewählt werden. Es ist indessen auch möglich, den Lamellenkörper 1 aus Federstahl vorzusehen und ihn im Bereich der Kontaktflächen mit elektrisch hochleitenden Werkstoffen zu plattieren. Der Lamellenkörper 1 weist jalousieartig eine Reihe von Lamellenstegen " 2a - 2f auf, welche annähernd die gleiche Breite wie die benachbarten Schlitze 3a - 3e aufweisen. Das Ausgangsband zur Herstellung des Lamellenkörpers 1 kann grundsätzlich beliebige Abmessungen, Stärken und Formen aufweisen. Diese Parameter werden in bekannter Weise von der vorgegebenen Dimen-

sion der Kontaktvorrichtung und von den zugrundegelegten elektrischen Kennwerten abhängig sein.

Auf beiden Seiten der gewölbten Lamellenstege 2a - 2f sind schmalere Randzonenstreifen 4 und 5 vorhanden, die die einzelnen Lamellenstege 2a - 2f mechanisch zusammenhalten. Die Höhe der Wölbung H der nach dem Blattfederprinzip ausgebildeten Lamellenstege 2a - 2f ist nicht von dem durch die Breite der Schlitze 3a - 3e definierten gegenseitigen Abstand der Lamellenstege 2a - 2f längs des Bandes abhängig. Dies bedeutet, dass es möglich ist, durch entsprechende Wahl der Höhe der Wölbung H auch grössere Toleranzen zwischen zwei miteinander elektrisch zu verbindenden Kontaktflächen von Kontaktkörpern zu überbrücken, ohne dass die Anzahl der Lamellenstege 2a - 2f vermindert werden müsste. Dies ist insofern von Vorteil, als die hohe Strombelastbarkeit voll erhalten bleibt.

Die Grenze zwischen dem gekrümmten Abschnitt der Lamellenstege 2a - 2f und den Randzonenstreifen 4 und 5 bildet eine Knicklinie 6. Hier werden die Randzonenstreifen 4,5 in einem solchen Winkel von den Lamellenstegen 2a -2f abgebogen, dass eben diese Randzonenstreifen 4,5 flach auf der unteren Kontaktfläche des nicht gezeigten Kontaktkörpers aufliegen.

Die Berührungspunkte der oberen elektrisch zu verbindenden

Kontaktfläche des (ebenfalls nicht gezeigten) anderen Kontaktkörpers befinden sich in der Mitte der Lamellenstege 2a - 2f. Dort drückt die Kontaktkraft F; als Reaktionskräfte an der linken und rechten Randzone 4,5 wirken jeweils F/2. Dadurch dass die Schlitze 3a - 3e derart verlängert werden, dass sie sich über die Knicklinie 6 bis in die Randzonen 4,5 hinein erstrecken, wird die im Bereich der Knicklinie 6 naturgemäss vorherrschende Steifigkeit eliminiert, so dass die Kontaktpunkte in der Ebene der Reaktionskräfte F/2 definierte Werte aufweisen, deren Wiederholbarkeit bei jedem Steckvorgang garantiert ist. Jedem Lamellensteg 2a - 2f werden auf diese Weise örtliche und wertmässige definierte Kontaktpunkte zugeordnet, sowohl in der Ebene der Kontaktkraft F als auch dort, wo die Reaktionskräfte F/2 wirken. Die elektrische Kontaktgabe wird dadurch optimal erstellt. Somit ist es auch gewährleistet, dass jeder Lamellensteg 2a - 2f eine autonome Strombrücke mit gleichmässigen elektrischen Kennziffern bildet, wodurch der Übergangswiderstand der Gesamtanordnung erheblich reduziert werden kann.

Fig. 2 zeigt einen zu einem hülsenähnlichen Gebilde gerollten Lamellenkörper la für Stecker, bei dem mechanische und elektrische Verbesserungen angestrebt werden. Die mechanischen Verbesserungen werden, wie bereits unter Fig. 1 zur Auführung gelangte, mit der Verlängerung der Schlitze 7a - 7e über die Knicklinien 6 erzielt. Durch die weitere Massnahme, dass die

Lamellenstege 7a - 7f kurvenförmig ausgebildet sind, deren Formgebung durch die kurvenförmige Ausstanzung der Schlitze 8a - 8e präjudiziert ist, wandert der Kontaktpunkt beim Steckvorgang entlang dem Lamellensteg 7a - 7f und der Kontaktfläche. Durch die kurvenförmige Linienführung der Lamellenstege 7a - 7f bzw. der Schlitze 8a - 8e erhält man ausserdem beim Steckvorgang eine Art Schraub- oder Windeneffekt, der bewirkt, dass sich der gerollte Lamellenkörper la leichter in die Steckhalterung einführen lässt. Auf diese Weise wird vermieden, dass die Kontaktpunkte der Lamellenstege 7a - 7f immer die gleichen Kontaktlinien auf der Gegenkontaktfläche berühren. Somit wird der volle Umfang der Gegenkontaktflache ausgenutzt, mit dem Resultat, dass der für Oxidation und Ueberhitzung des gesamten Kontaktes verantwortliche Oberflächenabrieb minimiert wird.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen einen ähnlichen Lamellenkörper la, wie er unter Fig. 2 beschrieben worden ist. Dort wo eine verbesserte elektrische Kontaktgabe im Bereich der Randzonenstreifen 4,5 angestrebt wird, werden vermehrte Kontaktpunkte vorgesehen. Dies kann durch eine Schlitzung 9 (wie in Fig. dargestellt) oder durch eine trapezförmige Verzahnung 10 (wie aus Fig. 4 ersichtlich) der Randzonenstreifen 4,5 erzielt werden. Selbstverständlich können die Ausnehmungen auch durch andere geometrische Formen charakterisiert sein.

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Fig. 5 zeigt einen ähnlichen Lamellenkörper I, »ie er bereits unter Fig. 1 beschrieben wurde. Hier weisen die Randzonenstreifen 4,5 dreieckförmige Verzahnungen 11 auf. Die Schlitze 3a - 3e laufen auch dreieckfömig aus.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung, die zwei Kontaktkörper und einen Lamellenkörper mit einer Reihe von durch Schlitze voneinander getrennten Kontaktlamellen zum Erstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den elektrisch leitenden Flächen der Kontaktkörper aufweist, wobei die zwischen den Schlitzen gebildeten Lamellenstege der Kontaktlamellen mindestens in einer Ebene bogenartig verformt und mittels quer zu den Schlitzen verlaufender Randzonenstreifen zusammengehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schlitze (3a - 3e; 8a - 8e) über eine zwischen den Lamellenstegen (2a - 2f; 7a - 7f) und der inneren Kante der Randzonenstreifen (4,5) liegende, grenzbildende Knicklinie (6) in den Bereich der Randzonenstreifen (4,5) hinein erstrecken.

2. Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (3a - 3e) gerade sind und schiefwinklig zu den Randzonenstreifen (4,5) verlaufen.

3. Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (8a - 8e) bogen- oder kurvenförmig ausgebildet sind.

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4. Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Randzonenstreifen (4,5) entlang ihrer äusseren Kanten mit Schlitzen (9) versehen sind.

5. Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Randzonenstreifen (4,5) entlang ihrer äusseren Kanten mit einer Verzahnung (10) versehen sind.

6. Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (10,11) trapezförmig ist.

7. Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (11) dreiecksförmig ist.

8. Elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktlamellenkörper (1) zu einer Rundkontaktanordnung (la) gerollt ist.