JP6550063B2 - 切換コンタクトおよびそれを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ばね要素と、材料接合を用いてばね要素に接続されているコンタクト要素とを含む、コンタクタ（contactors）およびリレーのための切換コンタクトに関する。

さらに、本発明は、ばね要素とコンタクト要素とから構成され、ばね要素とコンタクト要素とが互いに材料接合を用いて接続されている、特にコンタクタおよびリレーで使用するための切換コンタクトを製造する方法に関する。

上述で明示したタイプの切換コンタクトおよびそれを製造する方法は、先行技術から知られている。切換コンタクトは、主として、ブラケットに固定され、ブラケットと一緒に切換コンタクトアセンブリを形成する。切換コンタクトアセンブリは、例えばリレーまたはコンタクタなどの電気切換装置の切換機能を実行する。切換装置は、ブラケットに固定されたコンタクト要素を対向コンタクト要素に電気導通するように接触させまたはブラケットに固定されたコンタクト要素を対向コンタクト要素から解放するために、切換コンタクトアセンブリまたは切換コンタクトを作動構成要素（actuation components）によって移動させる駆動デバイスを有する。

特に、計数器用途（いわゆる「度数計リレー（metering relay）」）のためのリレーでは、切換コンタクトの電流容量への要求は高い。切換コンタクトアセンブリ内で、電流は、主として、ブラケットまたはブラケット上に成形された電気接続部からばね要素を介してコンタクト要素に、およびコンタクト要素から対向コンタクト要素上に伝達される。このために、コンタクト要素は、主として、電気伝達特性に関して最適化される。対照的に、ばね要素は、例えば純粋にばね力によって、および切換方向と反対の方向への作動デバイスの力を使用することなしに、コンタクト要素を対向コンタクト要素から解放できるように、ばね要素によって印加されるばね力に関して最適化される。ばね要素のばね力を最適化するために、ばね要素は、一般に、十分な導電性とともに可能な限り最良のばね特性、すなわち所望のばね剛性および堅牢さを有する材料、例えばＣｕＣｒＳｉＴｉなどから製造される。

ばね要素とコンタクト要素との間の実現可能な最良の電流移送を保証するために、ばね要素とコンタクト要素とは、互いにできるだけ堅固に接続されるべきである。しかしながら、特に、切換コンタクトアセンブリを小型化するための絶え間ない努力に関連して、ばね要素とコンタクト要素との間の十分に安定した接続を生み出すことがますます困難になっている。リベット接続の代替として、切換接続部において、単層ばね要素を、例えば、コンタクト要素に溶接することができる。リベット接続と比較して、溶接の利点は、溶接接続における電気移送抵抗がより少ないことであり、これは、さらに、熱的利点に反映され、これは、さらに、コンタクト要素とばね要素との間の接続の熱的挙動が長期的により安定であることを意味する。しかしながら、溶接は、今まで、多層ばね要素、すなわち被覆ばね要素では使用されておらず、その理由は、層の接続における所望の精度が、今まで、リベット接続によってしか達成できなかったからである。

先行技術から知られている切換コンタクトに関する前述の問題に鑑みて、本発明の根底にある目的は、可能な限り小型化できる、多層ばね要素とコンタクト要素との間の安定した接続を提供することである。

最初に明示する切換コンタクトでは、この目的は、本発明により、切換コンタクトが少なくとも２つの層を含み、第１の層に載るコンタクト要素が追加の層に材料接合を用いて接続される故に達成される。

最初に明示する方法では、目的は、本発明により、第１の層に載るコンタクト要素が少なくとも１つのさらなる層に材料接合を用いて接続される故に達成される。

当初単純に見えるこれらの解決策の利点は、コンタクト要素とばね要素との間のしっかりした接続が生み出され、そのしっかりした接続が、優れた安定性、堅牢さ、および非常に良好な導電性を有することである。少なくとも１つの追加の層は、第１の層を形成するばね要素に載るばね要素によって形成することができる。それらの層は、それぞれ、例えば、ばね要素によって少なくとも部分的に形成することができる。ばね要素は、切換コンタクトアセンブリ内にまたはそのブラケット上にばね要素を固定するための固定区間と、コンタクト要素を支持するためのコンタクト区間と、中間に配設されたばね区間と、追加として、電気切換装置の作動デバイスが切換力を切換コンタクトに伝達できる作動区間とを有することができる。２つの層は、第１のばね要素と追加のばね要素とによって形成することができ、第１のばね要素は、コンタクト要素と、コンタクト要素に溶接される追加のばね要素との間に配設することができる。
このように、切換コンタクトの２層板ばね型構成は、容易に実現することができる。言い換えれば、切換コンタクトは、サンドイッチ構造のように構成することができ、第１のばね要素または第１の層は、コンタクト要素と、追加のばね要素または追加の層との間に配設される。コンタクト要素は、２つの層のうちの少なくとも１つ、または２つのばね要素のうちの１つにはんだ付けすることができ、例えば、はんだ層は、最も安定で実現可能な硬ろう付けを達成するために互いに接続されるべき表面に少なくとも部分的に付けられる（例えば、Ｓｉｌ Ｆｏｓ層）。

本発明による解決策は、任意に組み合わせることができ、各々がそれ自体有利である以下の追加の実施形態によりさらに改善することができる。

コンタクト要素は、第１の層または第１のばね要素の開口を通ることができる。コンタクト要素上に成形された少なくとも１つの突起は、第１の層または第１のばね要素に成形された開口を通って、追加の層または追加のばね要素に至ることができる。したがって、コンタクト要素と、追加の層または追加のばね要素との間の接続は、とりわけ容易に確立することができ、第１の層または第１のばね要素は、コンタクト要素と追加のばね要素との間に固定することができる。開口および突起は、互いに相補的に形成することができる。

突起はリブとして形成することができ、開口はスロットとして形成することができる。リブは、簡単にスロットを通ることができ、リブの長手方向の伸びに沿ったばね要素とコンタクト要素との間の最も安定で最大の導電性の実現可能な接続を保証するのに役立つ。リブの長手方向の伸びは、例えば、コンタクト要素および／またはコンタクト区間の全幅または全長に対応することができる。

コンタクト要素は、第１の層または第１のばね要素に溶接することができる。代替としてまたは加えて、コンタクト要素は、第１の層または第１のばね要素にはんだ付けすることができ、例えば、既に上記したように、はんだ層を少なくとも部分的に付けることによって硬ろう付けを達成することができる。コンタクト要素は、第１の層または第１のばね要素、および追加の層または追加のばね要素の両方に溶接することができ、それによって、これらの構成要素の可能な限り最も堅固でコンパクトな相互接続を、したがって切換コンタクトの高い安定性を達成することができる。

コンタクト要素上に成形された追加の突起は、第１の層または第１のばね要素に溶接することができる。追加の突起は、追加の溶接リブとして構成することができる。最悪の場合、切換コンタクトを製造するとき、追加の突起の第１の層または第１のばね要素への溶接が行われない場合、最低限でも、第１の層または第１のばね要素を隣接する追加の突起に確実にクランプすることを達成することができる。

コンタクト要素は、少なくとも１つの層または少なくとも１つのコンタクトばねに、少なくとも１つの溶接線に沿って溶接することができる。溶接線は、切換コンタクトまたはその層もしくはばね要素の長手軸と実質的に平行に走る。したがって、溶接は、できるだけ明確に局所的に画定して実施することができ、ばね要素の材料へのいかなる影響も最小にすることができる。代替としてまたは追加として、溶接線は、長手方向に対して横方向に走ることができる。しかしながら、このタイプの伸びは、それがあらかじめ定められた破壊点を画定するか、またはある切欠き効果を生じさせることがあるという意味で問題となる。

最初に明示する方法では、本発明による解決策は、例えば、切換コンタクトの第１の層を通るコンタクト要素を切換コンタクトの少なくとも１つの追加の層に接続することによってさらに改善することができる。このために、第１の層またはそれを形成する第１のばね要素に少なくとも１つの開口を、およびコンタクト要素上に少なくとも１つの突起または溶接リブを成形することができる。少なくとも１つの突起または溶接リブは、開口を通り、追加の層または追加のばね要素に接触する。このために、それは、突起または溶接リブの高さが、第１の層または第１のばね要素の厚さよりも大きい場合有利である。したがって、突起または溶接リブは、第１の層または第１のばね要素を通り、溶接の間に溶けてなくなることができる。少なくとも１つの追加の突起をコンタクト要素上に成形し、第１の層または第１のばね要素に接続することができる。溶接の前に、はんだ層をコンタクト要素および／またはばね要素に付けて、コンタクト要素とコンタクトばねとの硬ろう付けを狙い通りに引き起こすことができる。

以下では、添付図面を参照しながら実現可能な実施形態を例として使用して本発明をより詳細に説明する。これらの実施形態に示されている特徴の組合せは、純粋に例示としてのものである。それぞれの特徴の利点が特定の用途にとって重要でない場合、個別の特徴は、上述のようなその利点に応じて省略することもできる。

簡単にするために、実施形態の説明では、同じフィーチャおよび要素は同じ参照番号を備える。同じまたは少なくとも同様の機能を有するフィーチャおよび要素は、全体的に、同じ参照番号または参照文字を有し、同じ参照番号または参照文字は、追加の実施形態または可能性を識別するために１つまたはいくつかのアポストロフィを備える。

図面を以下に示す。

本発明による切換コンタクトの概略斜視図である。 図１に示した切換コンタクトの第１の層または第１のばね要素の概略斜視図である。 図１に示した切換コンタクトの追加の層または追加のばね要素の概略斜視図である。 図１に示した切換コンタクトの概略側面図である。 図１に示した切換コンタクトの概略上面図である。 図４に示したような切断線Ａ−Ａに沿った、図１に示した切換コンタクトの概略断面図である。 図５に示したような切断線Ｂ−Ｂに沿った、図１に示した切換コンタクトの細部の概略斜視断面図である。

図１は、本発明による切換コンタクト１を概略斜視図で示す。切換コンタクト１は、長手方向Ｘに沿って１つの固定端部２から固定端部３まで延び、２つの切換ユニット１ａ、１ｂを含む。２つの切換ユニット１ａ、１ｂは、それぞれ、切換コンタクト１の固定区間４、ばね区間５、コンタクト区間６、および作動区間７を形成するかまたは有する。切換ユニット１ａ、１ｂは、長手方向Ｘに対して垂直に走る横断方向Ｙにおいて互いに並んで配列され、ブリッジ８によって互いに接続される。切換コンタクト１は、第１の層９と、第２または追加の層１０とを有する。第１の層９および第２または追加の層１０は、長手方向Ｘに対して垂直におよび横断方向Ｙに対して垂直に走る高さ方向Ｚに一方が他方の上に置かれるように配列され、それぞれ、第１のばね要素１１および第２または追加のばね要素１２によって形成される。切換コンタクト１の長手軸Ｌまたは中心軸Ｍは、長手方向Ｘと平行に延びる。長手方向Ｘ、横断方向Ｙ、および高さ方向Ｚは、一緒に、デカルト座標系を形成する。

切換ユニット１ａ、１ｂごとに、それぞれのコンタクト要素１３が設けられ、それぞれのコンタクト要素１３は、コンタクト区間６に配設され、切換表面１３ａが高さ方向Ｚと平行に走る切換方向Ｓに向き、嵌合側１３ｂが第１のばね要素１１または第１の層９の上側１１ａの上にある状態になっている。切換コンタクト１またはそれぞれの切換ユニット１ａ、１ｂの上に固定するために、突起１４および追加の突起１５が、コンタクト要素１３上に成形され、これは、これより先、説明においてより詳細に論じる。突起１４は、第１の層９または第１のばね要素１１に成形された開口１６を通って第２の追加の層１０または第２の追加のばね要素１２に延び、これは、やはり、これより先、説明においてより詳細に論じる。突起１４および１５に溶接線の形態で形成された第１の溶接部１７によって、または溶接線の形態の第２の追加の溶接部１８によって、コンタクト要素１３は、材料接合を用いて、第２の追加層１０または第２の追加のばね要素１２に、および第１の層９または第１のばね要素１１に接続され、これは、やはり、これより先、説明においてより詳細に論じる。

さらに、層９および１０、またはばね要素１１および１２を通って高さ方向Ｚに沿って延びる貫通孔の形態の固定開口１９が、固定区間４に成形される。第１のばね要素１１は、切換方向Ｓと反対の逆切換方向Ｓに働く逆のばねまたはリセット力Ｆ_ｓを補強するために、それぞれ、ばね区間５に配設された湾曲部１４を備える。作動領域７において、各切換ユニット１ａ、１ｂは、第２または追加のばね要素上に成形された垂れ掛かった縁部の形態の補強構造部２０を有し、補強構造部２０は、高さ方向Ｚと反対の方向に、すなわち逆切換方向Ｓ’に向いている。補強構造部２０は、第１のばね要素１１に形成された自由端部２１を支持するのに役立ち、長手方向Ｘにおいて逆切換方向Ｓ’に第２のばね要素１２の上に突き出る。
したがって、自由端部２１は、それに係合された作動デバイス（図示せず）によって、コンタクト区間６から作動端部３まで、すなわち作動区間７において、すぐ下にある追加の第２のばね要素１２から切換方向Ｓに離して曲げられ、それにより、コンタクト要素３の切換表面１３ａが切換装置（図示せず）の閉じた状態で対向コンタクト要素（図示せず）の対向切換表面に載っているとき、オーバーストロークが可能になり得る。

図２は、第１の層９を形成する第１のばね要素１１を概略斜視図で示す。第１のばね要素１１の各切換ユニット１ａ、１ｂには、開口１６が、上側１１ａから下側１１ｂまで延びる長方形フィードスルーとして形成される。開口１６は、長手方向Ｘと平行に測定した固定区間６の長さＩ_６に沿って延びる。例示的な本実施形態では、２つの開口が、各切換ユニット１ａ、１ｂまたはばね要素１１に設けられている。

図３は、第２または追加の層１０を形成する追加または第２のばね要素１２を概略斜視図で示す。追加のばね要素１２の固定区間６’には、コンタクト要素１３を固定するために特別なフィーチャは設けられていない。第１のばね要素１１の作動区間７と比較して、追加のばね要素１２の作動区間７’は、第２のばね要素１２の作動端部３’が長手方向Ｘにおいて第１のばね要素１１の作動端部３の前で終了するようにわずかに短くされている。追加のばね要素１２の上側１２ａは、固定区間６’の領域で実質的に平坦である。

図４は、切換コンタクト１を概略側面図で示す。第１のばね要素１１、したがって第１の層９は、少なくともコンタクト区間６で、コンタクト要素１３と第２または追加のばね要素１２との間にサンドイッチのように保持される。例えば、固定開口１９を通る固定要素、例えばリベットおよび／またはねじなどの助けによる圧力嵌めおよび／または摩擦係合接続により切換コンタクト１を固定することによって、第１のばね要素１１および第２または追加のばね要素１２は、固定区間４において、さらに互いに接続され、互いに支えることができる。

図５は、切換コンタクト１を概略上面図で示す。切換コンタクトまたは切換ユニット１ａ、１ｂおよびブリッジ８は、長手軸Ｌに対して鏡面対称に配列され構成される。

図６は、図４に示した切断線Ａ−Ａに沿った概略断面図で、したがって横断方向Ｙおよび高さ方向Ｚと平行に走り、コンタクト区間６を走り抜ける断面で切換コンタクト１を示す。コンタクト要素１３は、嵌合側１３ｂが第１のばね要素１１の上側１１ａの上にある状態になっている。第１のばね要素１１は、下側１１ｂが第２のばね要素１２の上側１２ａの上にある状態になっている。コンタクト要素１３上に成形された突起１４は、第２の追加の層１０または第２のばね要素１２まで、開口１６を通って突き出る。突起１４は、材料接合を用いて、第２の追加の層１０または第２のばね要素１２に接続されて、第１の溶接部１７が形成される。追加の突起１５は、材料接合を用いて、第１のばね要素１１または第１の層９に接続され、第２または追加の溶接部１８が形成される。したがって、コンタクト要素１３は、第１の層９または第１のばね要素１１と、第２の追加の層１０または第２の追加のばね要素１２との両方に溶接される。

図７は、図５に示した切断線Ｂ−Ｂに沿った概略断面図で、したがって第２または追加の溶接部１８を通り長手方向Ｘおよび高さ方向Ｚと平行に走る断面で切換コンタクト１を示す。第２または追加の溶接部１８は、コンタクト要素１３の追加の突起１５から形成することができ、追加の突起１５は、第１の層９または第１のばね要素１１の上側１１ａに溶接されたとき、嵌合場所１３ｂが上側１１ａで平坦となる状態にコンタクト要素１３がなるような範囲で、溶けてなくなる。追加の突起１５が十分には溶けてなくならなかった場合、それは、少なくとも、コンタクト要素１３と第２の層１０または第２のばね要素１２との間に第１の層９または第１のばね要素１１をしっかりクランプするのに寄与することができる。

層９、１０またはばね要素１１、１２は、例えば、高さ方向Ｚと平行に測定してほぼ１０分の１ミリメートルの高さを有することができる。突起１４は、同様に高さ方向Ｚと平行に測定して例えば１０分の４ミリメートルまでの高さｈ_１４を有し、それにより、開口１６を通って第１のばね要素１１の下側１１ｂを越えて、同様に高さ方向Ｚと平行に測定して例えば１００分の６から１０ミリメートルのオーバーフィードで通ることができる。追加の突起１５は、同様に高さ方向Ｚと平行に測定して、例えば溶接の前に１００分の４から８ミリメートルの高さｈ_１５を有し、それにより、第１のばね要素１１または第１の層９の上側１１ａの上に存在し、溶接の間に最適に溶けてなくなることができる。

本発明の背後にある考えのフレームワーク内で、上述の実施形態からの逸脱が可能である。切換コンタクト１は、それぞれの要件に従って構成された任意の数の切換ユニット１ａ、１ｂを有することができ、任意の数の切換ユニット１ａ、１ｂは、固定端部２、作動端部３、固定区間４、ばね区間５、コンタクト区間６、および作動区間７を有し、それらは、それぞれの要件に従って成形され、例えばブリッジ８の形態の接続要素によって互いに接続することができる。それぞれの要件に従って、第１の層９および第２の層１０は、少なくとも複数の区間では、対応して成形可能なコンタクト要素１６の突起１４、１５と協働するように任意の数および任意形状の開口１６を備えることができるばね要素１１、１２から形成することができる。コンタクト要素１３の切換表面１３ａおよび嵌合側１３ｂは、対向コンタクト要素と協働するかまたは溶接部１７、１８を形成するためにそれぞれの要件に従って構成することができる。さらに、固定開口１９および補強構造部２０は、それぞれの要件に従って任意の数および任意の形態で設けることができる。

１ 切換コンタクト
１ａ、１ｂ 切換ユニット
２、２’ 固定端部
３ 作動端部
３’ 作動端部−第２の／追加のばね要素
４ 固定区間
４’ 固定区間−第２の／追加のばね要素
５ ばね区間
５’ ばね区間−第２の／追加のばね要素
６ コンタクト区間
６’ コンタクト区間−第２の／追加のばね要素
７ 作動区間
７’ 作動区間−第２の／追加のばね要素
８ ブリッジ
９ 第１の層
１０ 第２の／追加の層
１１ 第１のばね要素
１１ａ 第１のばね要素の上側
１１ｂ 第１のばね要素の下側
１２ 第２の／追加のばね要素
１２ａ 第２の／追加のばね要素の上側
１２ｂ 第２の／追加のばね要素の下側
１３ コンタクト要素
１３ａ 切換表面
１３ｂ 嵌合側
１４ 突起／溶接リブ
１５ 追加の突起／溶接リブ
１６ 開口／スロット
１７ 第１の溶接部／溶接線
１８ 第２の／追加の溶接部／溶接線
１９ 固定開口
２０ 補強構造部
ｈ_１４ 高さ−突起
ｈ_１５ 高さ−追加の突起
Ｉ_６ 固定区間の長さ
Ｌ 長手軸
Ｍ 中心軸
Ｓ 切換方向
Ｓ’ 逆切換方向
Ｘ 長手方向
Ｙ 横断方向
Ｚ 高さ方向

Claims (7)

1. ばね要素（１１、１２）と、材料接合を用いて前記ばね要素（１１、１２）に接続されているコンタクト要素（１３）とを含む、コンタクタおよびリレーのための切換コンタクト（１）であって、
   前記切換コンタクト（１）は、少なくとも２つの層（９、１０）を含み、前記コンタクト要素（１３）が、第１の層（９）に載り、材料接合を用いて少なくとも１つの追加の層（１０）に接続され、
   前記第１の層（９）を通る前記コンタクト要素（１３）が、前記追加の層（１０）に接続され、
   前記コンタクト要素（１３）が前記第１の層（９）に溶接され、
   前記コンタクト要素（１３）上に成形された少なくとも１つの追加の突起（１５）が、前記第１の層（９）に溶接されることを特徴とする切換コンタクト（１）。
2. 前記コンタクト要素（１３）が、前記第１の層（９）の開口（１６）を通ることを特徴とする請求項１に記載の切換コンタクト（１）。
3. 前記コンタクト要素（１３）上に成形された前記突起（１４、１５）が、前記開口（１６）を通ることを特徴とする請求項２に記載の切換コンタクト（１）。
4. 前記突起（１４、１５）がリブとして形成され、前記開口（１６）がスロットとして形成されることを特徴とする請求項３に記載の切換コンタクト（１）。
5. 前記コンタクト要素（１３）が、前記ばね要素（１１、１２）の長手軸（Ｌ）と実質的に平行に走る少なくとも１つの溶接線（１７、１８）に沿って前記ばね要素（１１、１２）に溶接されることを特徴とする請求項１から４の少なくとも一項に記載の切換コンタクト（１）。
6. 特にコンタクタおよびリレーで使用するための切換コンタクト（１）を製造する方法であって、前記切換コンタクト（１）が、ばね要素（１１、１２）とコンタクト要素（１３）とから構成され、前記ばね要素（１１、１２）と前記コンタクト要素（１３）とが、互いに材料接合を用いて接続される、方法において、
   第１の層（９）に載っている前記コンタクト要素（１３）が、材料接合を用いて少なくとも１つの追加の層（１０）に接続され、
   前記コンタクト要素（１３）が前記第１の層（９）に溶接され、
   前記コンタクト要素（１３）上に成形された少なくとも１つの追加の突起（１５）が、前記第１の層（９）に溶接されることを特徴とする方法。
7. 前記切換コンタクト（１）の前記第１の層（９）を通る前記コンタクト要素（１３）が、前記切換コンタクト（１）の前記少なくとも１つの追加の層（１０）に接続されることを特徴とする請求項６に記載の方法。

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