DE9206669U1 - Contact spring for low current applications - Google Patents
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Description
PATE N TA N WÄliEPATRON TA N WÄliE
DR. RUDOLF BAUER DIPL-ING. HELMUT HUBBUCH DlPL.-PHYS. ULRICH TWELMElERDR. RUDOLF BAUER DIPL-ING. HELMUT HUBBUCH DlPL.-PHYS. ULRICH TWELMElER
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DODUCO GMBH + Co. Dr. Eugen Dürrwächter, D-7530 PforzheimDODUCO GMBH + Co. Dr. Eugen Dürrwächter, D-7530 Pforzheim
Beschreibung: Description :
Die Erfindung betrifft Kontaktfedern für Schwachstromanwendungen mit einem erhabenen kontaktgebenden Bereich, der
vergoldet ist. Solche Kontaktfedern sind bekannt aus der Firmenschrift "DODUCO Miniprofile für elektrische Kontakte"
der Anmelderin. Die bekannten Kontaktfedern bestehen aus einem Federblech aus Kupfer-Beryllium und der erhabene
kontaktgebende Bereich ist ein aufgeschweißter Abschnitt aus einem dreischichtigen Profildraht, der aus einem gut
schweißbaren Trägerwerkstoff wie z.B. CuNi44, aus einem
darauf liegenden edleren Kontaktwerkstoff wie z.B. AgCu3 und schließlich aus Gold als Deckschicht besteht. Solche
Kontaktfedern werden in großer Zahl in der Automobilelektronik und in der Unterhaltungselektronik verwendet. SieThe invention relates to contact springs for low-current applications with a raised contact-making area that is gold-plated. Such contact springs are known from the applicant's company brochure "DODUCO Miniprofile for electrical contacts". The known contact springs consist of a spring sheet made of copper-beryllium and the raised
The contact area is a welded section of a three-layer profile wire, which consists of a well-weldable carrier material such as CuNi44, a
a nobler contact material such as AgCu3 and finally gold as a top layer. Such contact springs are used in large numbers in automotive electronics and in consumer electronics. They
schalten dort Ströme von einigen mA bei Spannungen bis zu 12 Volt.switch currents of several mA at voltages of up to 12 volts.
Die Forderungen, die an solche Kontaktfedern gestellt werden, sindThe requirements placed on such contact springs are
- ein möglichst geringer und gleichbleibender Kontaktübergangswiderstand, - the lowest and most constant contact resistance possible,
- eine hohe Lebensdauer,- a long service life,
- sichere Kontaktgabe auch bei auftretenden Vibrationen, Rütteln und Schößen,- secure contact even in the event of vibrations, shaking and jolts,
- und ein niedriger Preis.- and a low price.
Der niedrige und gleichbleibende Kontaktwiderstand und eine hohe Lebensdauer sind nur mit vergoldeten Kontakten zu erfüllen, die Kosten für die Herstellung der bekannten Kontaktfedern sind jedoch leider nicht so gering, wie das vom Anwender gemeinhin gewünscht wird.The low and consistent contact resistance and a long service life can only be achieved with gold-plated contacts, but the costs for the production of the well-known contact springs are unfortunately not as low as the user generally wishes.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Kontaktfedern der eingangs genannten Art für die genannten Anwendungen zu schaffen, die sich preiswerter herstellen lassen. Diese Aufgabe wird gelöst durch Kontaktfedern mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er-The present invention is therefore based on the object of creating contact springs of the type mentioned at the beginning for the applications mentioned, which can be manufactured more cheaply. This object is achieved by contact springs with the features specified in claim 1. Advantageous further developments of the invention
findung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention is the subject of the dependent claims.
Bei der erfindungsgemässen Kontaktfeder wird der erhabene, kontaktgebende Bereich nicht durch einen aufgeschweißten Profildrahtabschnitt gebildet, sondern ist der Kontaktfeder eingeprägt. Die kontaktgebende Goldschicht befindet sich unmittelbar auf dem Kontaktfederwerkstoff. Die Erfinder haben erkannt, dass ein solcher Aufbau möglich ist, weil die Lebensdauer der bekannten Kontaktfedern letzten Endes durch die kontaktgebende Goldschicht bestimmt wird, nicht aber durch die darunterliegende Schicht aus einem Silberwerkstoff, auf welche erfindungsgemäss verzichtet wird. Die Erhebung des kontaktgebenden Bereichs, die für eine sichere Kontaktgabe erforderlich ist, wird erfindungsgemäss nicht durch Aufschweißen eines Kontaktstückes gebildet, sondern durch eine Prägung der Kontaktfeder. Das ist nicht nur sehr viel preiswerter als das Herstellen und Aufschweißen eines Profildrahtabschnittes, sondern hat darüberhinaus den Vorteil, dass die Masse der Kontaktfeder im kontaktgebenden Bereich erheblich reduziert wird. Das macht die Kontaktfeder weniger empfindlich gegen Stöße, Rütteln und Vibrationen, so dass die erfindungsgemässe Kontaktfeder nicht nur preiswerter ist als bekannte Kontaktfedern, sondern auch eine höhere Sicherheit der Kontaktgabe bietet.In the contact spring according to the invention, the raised, contact-making area is not formed by a welded-on section of profile wire, but is embossed into the contact spring. The contact-making gold layer is located directly on the contact spring material. The inventors have recognized that such a structure is possible because the service life of the known contact springs is ultimately determined by the contact-making gold layer, but not by the underlying layer of a silver material, which is dispensed with according to the invention. The raised area of the contact-making area, which is required for secure contact, is not formed according to the invention by welding on a contact piece, but by embossing the contact spring. This is not only much cheaper than producing and welding on a section of profile wire, but also has the advantage that the mass of the contact spring in the contact-making area is significantly reduced. This makes the contact spring less sensitive to impacts, shaking and vibrations, so that the contact spring according to the invention is not only cheaper than known contact springs, but also offers greater contact reliability.
Eine weitere Verbilligung der Kontaktfeder kann man dadurch erreichen, dass man sie nicht aus einem Kupfer-Beryllium-A further reduction in the price of the contact spring can be achieved by not making it from a copper-beryllium
Werkstoff herstellt, sondern aus einem Edelstahl. Zwar ist die elektrische Leitfähigkeit von Edelstahl geringer als die von Kupfer-Beryllium, doch hat es sich gezeigt, dass bei den eingangs genannten typischen Anwendungsfällen der Durchgangswiderstand einer Edelstahl-Kontaktfeder nicht mehr als ungefähr 0,1 Ohm beträgt, woraus sich bei einer Stromstärke von 5 mA ein Spannungsabfall über der Kontaktfeder von 0,5 mV ergibt, der in den fraglichen Anwendungsfällen in der Regel vernachlässigbar ist. 10material, but rather from stainless steel. Although the electrical conductivity of stainless steel is lower than that of copper-beryllium, it has been shown that in the typical applications mentioned above, the contact resistance of a stainless steel contact spring is no more than approximately 0.1 ohm, which results in a voltage drop across the contact spring of 0.5 mV at a current of 5 mA, which is generally negligible in the applications in question. 10
Die erfindungsgemässe Kontaktfeder ist ein wirklicher Pfennigartikel mit hoher Schaltsicherheit, der die eingangsgenannten Forderungen erfüllt.The contact spring according to the invention is a real inexpensive item with high switching reliability, which meets the requirements mentioned above.
Zur Herstellung erfindungsgemässer Kontaktfedern geht man zweckmässigerweise von einem Edelstahlband aus, welches zunächst selektiv (streifenförmig oder spotförmig) vergoldet und verzinnt und dann vorgestanzt wird, um die Kontaktfedern so weit auszubilden, dass sie nur noch an ihren Füßen miteinander verbunden sind. Anschließend führt man das vorgestanzte Band durch eine Presse, in welcher - am besten mittels eines Verbundwerkzeuges - die Kontaktfedern im vergoldeten Bereich geprägt, in die gewünschte Gestalt gebogen und dann durch Ausstanzen vereinzelt werden.To manufacture contact springs according to the invention, it is advisable to start with a stainless steel strip which is first selectively gold-plated and tinned (in strips or spots) and then pre-punched to form the contact springs to such an extent that they are only connected to one another at their feet. The pre-punched strip is then passed through a press in which - ideally using a composite tool - the contact springs are embossed in the gold-plated area, bent into the desired shape and then separated by punching.
Eine andere Möglichkeit der Herstellung besteht darin, von einem Edelstahlband auszugehen, dieses mit einem Ver-Another possibility of production is to start with a stainless steel band, to connect it with a
bundwerkzeug vorzustanzen, so dass Kontaktfedern gebildet werden, die nur noch an ihren Füßen zusammenhängen, und die Kontaktfedern zur Bildung des kontaktgebenden Bereiches zu prägen, anschließend das vorgestanzte Band selektiv, nämlich im erhabenen, kontaktgebenden Bereich zu vergolden und im Fußbereich selektiv zu verzinnen und das Band danach einem Verbundwerkzeug zuzuführen, in welchem die Kontaktfedern in die gewünschte Form gebogen und durch Ausstanzen vereinzelt werden.pre-punching using a composite tool so that contact springs are formed that are only connected at their feet, and embossing the contact springs to form the contact-making area, then selectively gold-plating the pre-punched strip, namely in the raised, contact-making area and selectively tin-plating the foot area, and then feeding the strip to a composite tool in which the contact springs are bent into the desired shape and separated by punching.
Das Vergolden und Verzinnen geschieht zweckmässigerweise auf elektrolytischem Wege, wobei für die Goldschicht eine Dicke von 1 &mgr;&idiagr;&eegr; bis 5 [im bevorzugt wird. Die Goldschicht kann aus Feingold bestehen, besteht vorzugsweise jedoch aus einer hochkarätigen Hartgoldlegierung, die verschleißfester ist und eine höhere Lebensdauer garantiert. Eine geeignete Legierung ist Gold mit 0,3 Gew.-% Kobalt, eine andere Gold mit 5 Gew.-% Nickel.Gold plating and tin plating are best done electrolytically, with a gold layer preferably having a thickness of 1 μm to 5 μm . The gold layer can be made of pure gold, but is preferably made of a high-carat hard gold alloy, which is more wear-resistant and guarantees a longer service life. One suitable alloy is gold with 0.3% cobalt by weight, another gold with 5% nickel by weight.
Das selektive Verzinnen der Kontaktfedern soll das Auflöten auf Schaltungsträger oder in Schaltgeräte ermöglichen.The selective tinning of the contact springs is intended to enable soldering onto circuit carriers or into switching devices.
Erfindungsgemässe Kontaktfedern haben den weiteren Vorteil, dass sie sich für Sicherheitsschaltungen eignen, in denen herkömmliche Kontaktfedern mit aufgeschweißten oder aufgelöteten Kontaktstücken aus Sicherheitsgründen nicht verwendet werden dürfen, sondern Kontaktfedern mit aufgenieteten Kontaktstücken eingesetzt wurden; bei erfindungsgemässen Kon-Contact springs according to the invention have the further advantage that they are suitable for safety circuits in which conventional contact springs with welded or soldered contact pieces cannot be used for safety reasons, but contact springs with riveted contact pieces are used instead; in the case of contact springs according to the invention
taktfedern kann es keine sicherheitsrelevanten Probleme mit der Verbindung zwischen einem Kontaktstück und einer es tragenden Kontaktfeder geben und sie sind preiswerter als vergleichbare Kontaktfedern mit aufgenieteten Kontakten. 5With contact springs there can be no safety-related problems with the connection between a contact piece and a contact spring that supports it and they are cheaper than comparable contact springs with riveted contacts. 5
Kontaktfedern mit aufgeschweißten Profildrähten werden häufig paarweise verwendet, und zwar so, dass sie miteinander Kontakt machen, wobei die beiden aufgeschweißten Profildrahtabschnitte einander kreuzen und dadurch für eine hohe Schaltsicherheit . sorgen. Eine entsprechende Paarung ist mit erfindungsgemässen Kontaktfedern in entsprechender Weise möglich, wenn die kontaktgebenden Erhebungen länglich ausgebildet werden und schräg zur Längsrichtung der Kontaktfedern verlaufen. Eine besonders hohe Schaltsicherheit erreicht man, wenn man zwei Kontaktfedern unsymmetrisch paart, und zwar in der Weise, dass eine der beiden Kontaktfedern zwei durch einen Längsschlitz getrennte Finger hat, welche beide einen erhabenen, kontaktgebenden Bereich haben, welche beide mit dem erhabenen kontaktgebenden Bereich der gegenüberliegenden Kontaktfeder Kontakt machen. Dabei orientiert man die erhabenen Bereiche der geschlitzten Kontaktfeder vorzugsweise so, dass sie einen Winkel von 10° bis 30° mit der Längsachse der Kontaktfeder einschließen, wohingegen man den erhabenen Bereich der ungeschlitzten Kontaktfeder vorzugsweise so orientiert, dass er einen Winkel von 60° bis 80° mit der Längsachse der Kontaktfeder einschließt.Contact springs with welded-on profile wires are often used in pairs, namely in such a way that they make contact with each other, with the two welded-on profile wire sections crossing each other and thus ensuring high switching reliability. A corresponding pairing is possible with contact springs according to the invention in a corresponding manner if the contact-making elevations are designed to be elongated and run at an angle to the longitudinal direction of the contact springs. A particularly high switching reliability is achieved if two contact springs are paired asymmetrically, namely in such a way that one of the two contact springs has two fingers separated by a longitudinal slot, both of which have a raised, contact-making area, both of which make contact with the raised, contact-making area of the opposite contact spring. The raised areas of the slotted contact spring are preferably oriented so that they enclose an angle of 10° to 30° with the longitudinal axis of the contact spring, whereas the raised area of the unslotted contact spring is preferably oriented so that it encloses an angle of 60° to 80° with the longitudinal axis of the contact spring.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Kontaktfedern sind schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.Embodiments of the contact springs according to the invention are shown schematically in the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt eine Kontaktfeder in einer Seitenansicht, Figure 1 shows a contact spring in a side view,
Figur 2 zeigt dieselbe Kontaktfeder in der Draufsieht, Figure 2 shows the same contact spring in top view,
Figur 3 zeigt eine geschlitzte Kontaktfeder in der
Draufsicht, undFigure 3 shows a slotted contact spring in the
Top view, and
Figur 4 zeigt die Paarung der Kontaktfeder aus FigurFigure 4 shows the pairing of the contact spring from Figure
2 mit der Kontaktfeder aus Figur 3.2 with the contact spring from Figure 3.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kontaktfeder 1 besteht z.B. aus einem Chrom-Nickel-Stahl mit abgewinkeltem Fuß 2, welcher rückseitig eine Zinnschicht 3 trägt und in der Nähe seines gegenüberliegenden Endes eine eingeprägte Auswölbung 4 hat, welche sich über die gesamte Breite der Kontaktfeder erstreckt und schräg zur Längsachse der Kontaktfeder verläuft. Die Kuppe der Auswölbung 4 trägt eine dünne Hartgoldschicht 5.The contact spring 1 shown in Figures 1 and 2 consists, for example, of a chrome-nickel steel with an angled base 2, which has a tin layer 3 on the back and has an embossed bulge 4 near its opposite end, which extends over the entire width of the contact spring and runs diagonally to the longitudinal axis of the contact spring. The tip of the bulge 4 has a thin hard gold layer 5.
Bei der in Figur 3 dargestellten Kontaktfeder 6 sind durch einen Längsschlitz 7 zwei untereinander gleiche Finger 8
und 9 gebildet, in welche jeweils eine längliche Erhebung 10 bzw. 11 eingeprägt ist, welche in einem Winkel von etwa
20° zur Längsachse der Kontaktfeder 6 verläuft und sich
deshalb nicht über die volle Breite der Kontaktfeder er-In the contact spring 6 shown in Figure 3, two identical fingers 8 are connected through a longitudinal slot 7.
and 9, in each of which an elongated elevation 10 or 11 is embossed, which runs at an angle of about 20° to the longitudinal axis of the contact spring 6 and
therefore not over the full width of the contact spring.
streckt. Beide Erhebungen 10 und 11 sind hartvergoldet.Both elevations 10 and 11 are hard gold plated.
Paart man die Kontaktfeder aus Figur 3 mit der Kontaktfeder aus Figur 2, dann kreuzen sich die Erhebungen 4, 10 und 11, wie in Figur 4 dargestellt, ungefähr unter einem Winkel von 90°, wenn die Erhebung 4 der Kontaktfeder 1 in einem Winkel von etwa 70° zur Längsachse der Kontaktfeder orientiert ist.If the contact spring from Figure 3 is paired with the contact spring from Figure 2, the elevations 4, 10 and 11, as shown in Figure 4, intersect at approximately an angle of 90° when the elevation 4 of the contact spring 1 is oriented at an angle of approximately 70° to the longitudinal axis of the contact spring.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4231079A1 (en) | 1993-11-25 |
| DE4231079C2 (en) | 1994-09-22 |
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