NO823669L - Vristift. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører elektriske kontakter, og spesielt kontaktstifter, for bruk i frigivbare stift- og sokkelkontaktanordninger.

Stift- og kontaktanordninger benyttes i bred varia-sjon med hensyn til elektriske kontakter, såsom flate leder-kabelkontakter, kretskortkantkontakter og kontakter med koak-siale kabelendestykker som eksempel. Ved slike kontakter blir en rekke stifter anordnet på en hankontaktdel og tilsvarende sokler blir anordnet på en hunkontaktdel. Stiftene og soklene er dimensjonert for samvirkende friksjonssamvirke for å holde stiftene på plass, selv etter gjentatte frigjøringer fra soklene .

En vanlig form for stifter som nu er i bruk er en såkalt "vristift", som omfatter en kjernekabel av en eller flere strenger eller tråder som er utformet av mykt kobber,

f. eks. oksygenfritt kobber (OFC), som er omgitt av en. eller flere grupper av berylliumkobber-; (ReiJCu). fjærtråder, hvor sistnevnte er skruelinjeformet viklet rundt kjernetrådene. Stiften er dannet slik at de ytre tråder danner en vulst mellom stiftendene. En vristift av denne type er f. eks. beskrevet i US patent nr. 3319217 (gitt til Phillips 9. mai 1967). Det maksimale tverrsnittsareal for stiften i dens usammen-pressede tilstand er større enn den indre diameter for sokkelen, slik at når stiften innsettes i sokkelen, blir de ytre tråder ettergivende sammenpresset for dannelsen av en frik-sjonsforbindelse mellom stiften og sokkelen.

Berylliumkobber velges som materiale for de ytre tråder (dvs. de sokkelsamvirkende tråder) på grunn av deres høye grad av "ettergivenhet", idet man finner at denne ettergivenhet ikke bare fremmer et sikkert mekanisk samvirke, men sikrer også en pålitelig elektrisk ledende forbindelse når stiften støter til anlegg mot sokkelen langs en vesentlig grenseflate etter at samvirke er tilveiebfagt.

I praksis kan den kraft som kreves for samvirke mellom en gitt stift og en sokkel være over 141,75 gram pr. kontakt. Mens en slik kraft pr. kontakt ikke er betydelig for seg, er det klart at i en kontakt som benytter over ett hundre kontakter (f. eks. over 184 kontakter i en kommersiell kontakt) vil den totale tilhørende kraft som kreves for innpas-ning av han- og hunkontaktdeler kunne være meget høy, selv når kontakten er blitt smurt, og således utgjøre en belastning for personellet og/eller i praksis begrense antall kontakter som benyttes i en kontakt. Ethvert forsøk på å dempe denne ulempe må ikke resultere i en reduksjon i separasjonskraften (dvs. den kraft som er nødvendig for å skille stiftene) under en gitt minimumsverdi„(f. eks. 141,75 gram). Lave verdier gir marginale normalkraftbetingelser som vil føre til feil. Hvis en minimal normalkraft er tilstede, vil den elektriske kontakt over den adskillbare grenseflate utgjøre en sterk begrensnings-motstand.

Forsøk på å avhjelpe denne tilstand har innbefattet undersøkelse av forskjellige ikke vanlige stiftutforminger, som er vist i tverrsnitt på fig. 1-3. F. eks. ble det vur-dert kjerneløse stifter i hvilke sentrum eller kjernekabelen utelates. I stedet omfatter stiften et antall skruelinjeformet viklede kabler, idet hver kabel var utformet av et antall viklede tråder av BeCu som hver hadde en diameter på 0,0889 mm (se fig. 1). I ett tilfelle ble det foreslått tre kabler av tre tråder hver (fig. 1), i et annet tilfelle ble det foreslått tre kabler med fire tråder hver, i et videre tilfelle fire kabler med tre tråder hver. Det ble konkludert med at disse utforminger ikke ville løse problemet, men i stedet ville bli kjennetegnet ved uønsket høye samvirkekrefter, blant andre ulemper.

I et annet eksempel ble det utprøvet stifter utformet av en kjerne av tre skruelinjeviklede tråder av OFC ..

(0.127 mm diameter) rundt hvilke det er viklet 11 eller 12 tråder (fig. 2). av BeCu (0,0889 mm diameter),. Imidlertid re-sulterte dette i uønsket høye samvirkekrefter. Videre ville under fremstillingsprosessen de ytre tråder ikke oppnå en riktig vulstutforming.

I et ytterligere eks.empel ble en stift utprøvet som omfattet et antall BeCu-trå.der (0,127 mm diameter! som ble skruelinjeviklet rundt tre OFC-tråder (0,0889 mm diameter).

I ett tilfelle ble det betraktet fem tråder av BeCu (fig. 3), i et annet tilfelle tre tråder av BeCu. Ytelse og kvalitet for denne type stifter var fullstendig utilfredsstillende.

Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en kontaktstift som er kjennetegnet ved reduserte'.samvirkekref ter,: mens det bibeholdes en forutbe-stemt minimum separasjonskraft.

Det er videre en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en kontaktstift som ikke avviker fra den vanlige stiftutforming.

Det er videre en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en slik kontaktstift som danner et vid-strakt elektrisk samvirke med sokkelen.

Disse hensikter oppnås ved foreliggende oppfinnelse som innbefatter et stiftelement for bruk i en flerstifts elektrisk kontakt, som er innpassbar i en multippel sokkel i en elektrisk kontakt. Stiftelementet omfatter en indre ledende del og en ytre ledende del som innbefatter en gruppe av ytre tråder som er skruelinjeviklet rundt den indre ledende del for friksjonssamvirke med en sokkel i kontakten. Gruppen av ytre tråder omfatter en kombinasjon av tråder med forskjellige grader av ettergivenhet.

Fortrinnsvis er fra 25 - 70 % av de ytre tråder utformet av et materiale med større ettergivenhet.

Fortrinnsvis, i en stift med syv ytre tråder, ville tre av disse være utformet av berylliumkobber og de andre utformet av oksygenfritt kobber.

Hensiktene og fordelene ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelse i forbindelse med tegningene hvor like henvisningstall viser like elementer, og hvor: fig. 1, 2 og 3 er tverrsnittsriss som viser respek-tivt tre ikke vellykkede stiftutforminger som ble utprøvet,

fig. 4 er et tverrsnittsriss av en foretrukket stiftutforming i henhold til foreliggende oppfinnelse,

fig. 5 er et tverrsnittsriss av en annen foretruk- . ket stiftutforming i henhold til foreliggende oppfinnelse,

fig. 6 er et riss svarende til fig. 5, som viser stiften derfra i en samvirkestilling i en sokkel,

fig. 7 er et sideriss, delvis med deler fjernet av stift- og sokkelutformingen som foreliggende oppfinnelse ved-rører, og

fig. 8 er et delsnitt av en kontakt som inneholder et antall kontaktstifter i henhold til foreliggende oppfinnelse .

Foretrukkede utførelser av en vristift 8 eller kontaktstift i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 4-7. Hver stift omfatter et stiftelement 10, som er festet på en vanlig måte i en ende på et åpenendet rørformet beslag 12. Beslaget er utformet av et egnet elektrisk ledende materiale, såsom kobber, fortrinnsvis oksygenfritt kobber-(OFC) . Den andre ende av beslaget er tilpasset for mottak av en trådleder 14 som er loddet eller krympet på plass, slik at beslaget elektrisk forbinder tråden og stiftelementet på vanlig måte.

I praksis utgjøres stif telementet. 10 ..av et hanele-ment som friksjonsmessig mottas i en hunsokkel 15 (fig. 6 - 7). Den indre diameter for sokkelen er dimensjonert noe mindre enn vulstdiameteren for stiftelementet for å sikre riktig friksjonssamvirke. Sokkelen har en elektrisk ledende leder 17 som er forbundet dertil på vanlig måte.

Stiftelementet omfatter en indre del eller kjerne-del og en ytre del som omgir kjernedelen, hvilken omfatter en gruppe av skruelinjeviklede tråder. Ved en foretrukket utfør-else av oppfinnelsen, som er vist på fig. 5, omfatter kjernedelen 16 tre skruelinjeviklede tråder eller strenger 18. Trådene 18 er utformet av et mykt elektrisk ledende materiale, fortrinnsvis et mykt kobber, såsom oksygenfritt kobber (OFC). Den ytre del 20 av stiften, som vist på fig. 5, omfatter en gruppe, av syv skruelinjeviklede tråder 22, 24, fortrinnsvis med samme diameter.

Som anført tidligere er en stift av den ovenfor be-skrevne konstruksjonsutforming velkjent, hvorved syv ytre tråder 22, 24 alle vil være utformet av berylliumkobber (BeCu)

(i motsetning til foreliggende oppfinnelse, som diskutert ne-denfor) . Berylliumkobber er et meget fjærende, sterkt ettergivende metall kjent for sin bruk ved fremstilling av fjærer. Som også anført tidligere vil imidlertid den resulterende høye innpasningskraft i flerkontaktstift/sokkelkontakter hvor det benyttes slike stifter, såsom kontakten 25, som er vist på fig. 8, være uønsket.

De tidligere omtalte forsøk på å tilfredsstille denne betingelse har vært mislykket. F. eks., som vist på fig. 1, ble en prøvestift 25 utformet av tre skruelinjeviklede kabler 26, hvor hver kabel omfattet BeCu-tråder (0,0889 mm diameter). Som vist på fig. 2 ble en prøvestift 30 utformet med en kjerne av tre skruelinjeviklede tråder 32 av OFC

(0,127 mm diameter), rundt hvilke det er viklet tolv tråder

34 av BeCu (0,0889 mm diameter). Som vist på fig. 3 ble en prøvestift 4 0 utformet med en kjerne av tre skruelinjeviklede OFC-tråder (0,0889 mm diameter) omgitt av fem BeCu-trdåer 44 (0,127 mm diameter). I praksis viste imidlertid disse prøve-stifter seg uhensiktsmessige, og stiftene ble funnet ikke å være praktisk anvendbare. Ved siden av de høye innpasnings-krefter som fremkom forelå feil ved stiftene ved inntagelsen av den ønskede form og feil ved stiftene ved oppnåelsen av ytelse og kvalitetsstandarder, som tidligere har vært oppnådd i forbindelse med stiftutforminger som har vært benyttet i lang tid.

Det er imidlertid nu funnet at de høye samvirkekrefter tilfredsstillende kan oppnås i en kontakt med standard utforming. F. eks. ved en standard stiftutforming, såsom vist på fig. 5, hvor syv ytre tråder 22, 24 er benyttet, vil kombinasjonen av tre BeCu-tråder 22 med fire tråder 24 av et mindre ettergivende metall, fortrinnsvis oksygenfritt kobber (OFC), og med samme diameter som BeCu-trådene 22, gi et stiftelement som er kjennetegnet ved betydelig mindre samvirke-kref ter, mens det opprettholdes de forutbestemte minimale separasjonskrefter som er nødvendig for å forhindre utilsik-tet separasjon av stiften.

Reduksjon i total ettergivenhet for stiften til-veiebragt ved utskifting av mindre ettergivende metall redus-rer de krefter som er nødvendig for samvirke mellom stiften.,

og dens sokkel. Det er imidlertid funnet at de minimale sepa-ras jonskref ter som svarer til _å sikre .normalkraf tnivåer vedv... den elektriske grenseflate blir opprettholdt. Videre vil eventuelle tap i elektrisk ledningsevne som bevirkes av en reduksjon i totalt areal for samvirke mellom den ytre del av stiften og det indre av sokkelen på grunn av utskifting av mindre ettergivende OFC-tråder i stor grad bli kompensert av en økning i total strømf øringsev.ne for den ytre del på grunn av de gode egenskaper for OFC-tråder i forhold til BeCu-tråder i dette henseende. (Dette betyr,økning i "innspenningsmot-stand" blir kompensert ved reduksjoner i "vulstmotstand":)

Ved en prøve ved sammenligning av foreliggende oppfinnelse og den vanlige bruk av syv Be-Cu-.tråder;.ble..det sam-menlignet 24 vanlige gullpletterte stifter (av den type som tilsvarer utformingen til den som er vist på fig. 5), hvor alle de ytre tråder 22, 24 er utformet av BeCu (0,127 mm dia- . : meter), og de indre tråder 18 er utformet av OFC (0,0889 mm diameter). Disse "høykraft"-stifter ga de følgende resulta-

ter i en standard 24 AWG STD-sokkel 096-0624-0000:

På den annen side ga 24 lavkraftgullpletterte stifter i henhold til foreliggende oppfinnelse med fire ytre OFC-tråder 24 (0,127 mm diameter) og tre ytre BeCu-tråder 22 (0,127 mm diameter) og tre indre OFC-tråder 18 (0,0889 mm diameter) de følgende resultater:

Det fremgår således at stiftene i henhold til foreliggende oppfinnelse i gjennomsnitt ga en reduksjon i sam-virkekraft fra 140,33 gram til 78,53 gram. På den annen side hadde ingen stift mindre enn en minimum separasjonskraft på 141,75 gram. Det fremgår at en betydelig reduksjon i kraft er nødvendig for å innpasse en kontakt med en anordning av ytre tråder 22, 24 i-henhold til foreliggende oppfinnelse.

I stor grad blir disse fordeler oppnådd i en stift som er av standard utforming. Således kan stiften fremstilles ved kjente godtatte metoder og utgjør ikke noen tekniske problemer av den type som ellers kan ventes ved stifter med en ny form. I dette henseende rettes oppmerksomheten mot fremstillingsteknikken som er beskrevet i det foran nevnte US patent nr. 3319217.

Generelt kan det ventes gode resultater i samsvar med foreliggende oppfinnelse hvis mellom 25 % og 70 % av de ytre tråder er av større ettergivenhet. Det er uønsket å falle under dette forhold, fordi stiftene så ikke vil gi til-strekkelig søylestyrke. I dette henseende skal det anføres, som eksempel, at selv om en fordeling av fire OFC-tråder til tre BeCu-tråder er foretrukket i en stift med syv ytre tråder, kan i henhold til foreliggende oppfinnelse godtagbare resultater også bli oppnådd ved anvendelsen av mellom tre og fem OFC-tråder.

Det skal så. bemerkes at foreliggende oppfinnelse gir en kontaktstift som er vesentlig lettere å bringe i samvirke med en sokkel. Dette resultat kan oppnås uten å avvike fra vanlig utprøvet stiftform og mens det opprettholdes vide elektriske ledningsevnetall for stiften. Da de utprøvede stiftutforminger kan bibeholdes, vil full utøvelse av foreliggende oppfinnelse kunne gjøres uten behov for utvikling av nye fremstillingsmetoder eller utforming av nye beslag eller hylser. Forholdet for stiftelementene kan således nøyaktig forutsis.

Også godtagbar - i henhold til foreliggende oppfinnelse er en stift 50, som vist på fig. 4, som ligner, men ikke er identisk til de vanlige tidligere utforminger. Denne stift har en kjerne 52 svarende til den for stiften som er beskrevet i forbindelse med fig. 5 og inneholder seks, i ste-den for syv, ytre tråder 54 (0,127 mmudiameter), hvor fortrinnsvis tre av de ytre tråder er utformet fra OFC og tre er utformet av BeCu. Godtagbare resultater kan også oppnås ved anvendelse av fra to til fire OFC-tråder, dvs. innenfor 25 %-til 7 0 %-området for mindre ettergivende tråder.

Det skal nevnes at i stedet for et oksygenfritt kobbermateriale som benyttes i de ytre tråder kan andre egnede ledere med egnet redusert ettergivenhet også benyttes, hvis disse kan loddes eller sveises. F. eks. kan enhver glødet høyprosentig kobberlegering være godtagbar.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med en foretrukket utførelse, er det klart at fagmannen vil kunne foreta tilføyelser, modifikasjoner, utskiftninger og strykninger som ikke spesielt er beskrevet uten å avvike fra rammen for foreliggende oppfinnelse, som angitt i kravene.

Claims (9)

1. Stiftelement for bruk i en flerstifts elektrisk kontakt som er innpassbar i en tilsvarende elektrisk sokkel-kontaktdel, hvilket stiftelement omfatter en indre ledende del og en ytre ledende del som innbefatter et beslag av ytre tråder som er skruelinjeviklet rundt den indre ledende del for friksjonssamvirke med en sokkel i sokkelkontakten, hvilket beslag av ytre tråder omfatter en kombinasjon av tråder med forskjellige grader av ettergivenhet.

2. Stiftelement ifølge krav 1, karakterisert ved at mellom 25 % og 70 % av de ytre tråder har en høyere ettergivenhet enn de gjenblivende tråder.

3. Stiftelement ifølge krav 1, hvor de ytre tråder med mindre ettergivenhet har en høyere elektrisk ledningsevne enn de ytre tråder med større ettergivenhet.

4. Stiftelement ifølge krav 1, karakterisert ved at de ytre tråder med høyere ettergivenhet er utformet av berylliumkobber og de ytre tråder med lavere ettergivenhet er utformet av oksygenfritt kobber.

5. Stiftelement ifølge krav 1, karakterisert ved at det er syv ytre tråder og at fra to til fire av de ytre tråder har en hø yere ettergivenhet enn de gjenblivende ytre tråder.

6. Stiftelement ifølge krav 5, karakterisert ved at trådene med høyere ettergivenhet er utformet av berylliumkobber og at trådene med lavere ettergivenhet er utformet av oksygenfritt kobber.

7. Stiftelement ifølge krav 1, karakterisert ved at det er seks ytre tråder, idet tre av de ytre tråder er utformet med høyere ettergivenhet enn de gjenblivende tråder.

8. Stiftelement ifølge krav 7, karakterisert ved at tre av de ytre tråder er utformet av berylliumkobber og de gjenblivende tre er utformet av oksygenfritt kobber.

9. Stiftelement ifølge krav 6, karakterisert ved at ytre tråder med mindre ettergivenhet har en høyere elektrisk ledningsevne enn de gjenblivende ytre tråder.