WO2025002772A1 - Socket contact and method for manufacturing same - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a socket contact for a detachable, electrically conductive plug connection, having a lamella section and a socket section and a transition region between the socket section and the lamella section, wherein the lamella section has at least one contact lamella and a cylindrical receiving space with an inlet opening.
- the invention also relates to a method for producing a socket contact.
- Plug connections, contacting elements, pole connectors, plug sleeves, etc. are used in a wide variety of designs and variants to make contact or to create detachable, electrically conductive connections.
- contact systems have been developed that are based on round contact geometries to accommodate a contact pin and whose starting material consists of a flat contact grid that is brought into the round contact geometry with a hyperbolic twist.
- These contact systems known as RADSOK, are characterized by robust and high-density contact production due to the considerable contact surface to the respective contact pin.
- inward-facing lamella geometries are known, whose lamella contact grid is aligned radially symmetrically.
- contact geometries which are preferably used as high-current contact sockets, are known as radial contact sockets, lamellar contact sockets or hyperbolic contact sockets.
- Lamellar contact sockets can be used in different geometric variations. Lamellar contact sockets are well known, among others, in which the lamellae are formed as one piece with the lamellar contact socket at one or both of their ends in their longitudinal extension. This differing geometric structure of the lamellar contact socket has a significant impact on the contact spring force of the lamellae, which is crucial for the contact properties with the contact partner necessary for the transmission of electrical power.
- the contact lamellas are formed as one piece with the bushing section at one end, while the opposite contact lamella end is freely movable. In classical mechanics, geometric situations of this type are referred to as one-sided bearings or floating bearings.
- socket contacts which in particular transfer electrical power in the high-voltage range by interacting with pin contacts and plug-in contact pins
- different development goals have been pursued depending on the specific installation situation and application.
- the lowest possible loss electrical power transmission and the strength against both maximum loads and fatigue strength properties are of particular interest.
- the socket contact presented has a base body which has a receiving space for receiving a pin contact, wherein the base body has at least two contact lamellas which are arranged in such a way that they delimit the receiving space, wherein the contact lamellas each have at least one step along their length on an inner side pointing in the direction of the receiving space, so that the receiving space has a first diameter D1 and a second diameter D2 which is different from the first diameter D1, wherein the first diameter D1 in the insertion direction of the pin contact in front of the step is larger than the second diameter D2 in the insertion direction behind the step.
- the tension that occurs on the base body of the socket contact when a pin contact is inserted into the receiving space of the socket contact can be better distributed over the entire base body, so that voltage peaks on the base body can be avoided and the total tension occurring on the base body can be reduced.
- the contact blades can act like a spring connected in series to reduce the tension that occurs when the socket contact makes contact with the pin contact. stage and the reduced voltage peaks achieved thereby, the contact normal forces achievable with the socket contact can be significantly increased.
- DE 10 2016 123 935 A1 teaches a method for producing a socket contact comprising the steps a.) producing a hollow cylindrical contacting region at a first end of the round rod by means of extrusion, wherein the hollow cylindrical contacting region has first and second sections extending in the longitudinal direction of the contacting region, which are formed alternately next to one another in the circumferential direction of the contacting region, wherein the first sections have a thicker wall thickness and the second sections have a thinner wall thickness, followed by step b.) positioning the first sections with a thicker wall thickness inwards, wherein the second sections with a thinner wall thickness are bent or folded outwards.
- the plug contact partners are, on the one hand, the tubular socket contact and, on the other hand, a bolt-shaped plug contact pin inserted into the socket contact.
- the socket contact has at least one slot that extends axially in the longitudinal direction and thus forms a spring structure that is designed to clamp the plug contact pin into the socket contact and to make electrically conductive contact with it when it is inserted into the socket contact.
- each contact lamella has a thickness, measured radially to the insertion direction, in a range between 0.5 mm and 1.5 mm and a length, measured along the insertion direction, in a range between 5 mm and 15 mm.
- the disadvantage of existing solutions is that the focus is on increasing the contact force when increasing the electrical conductivity with as little loss as possible.
- the contact surfaces of the plug contact partners consisting of the lamellar contact socket and plug contact pin, are in many cases very small, resulting in considerably high surface pressures.
- the strength of materials with good electrical conductivity in particular can be exceeded and plastic deformation can occur (so-called "digging in”).
- the mating properties of the plug connection are also impaired by high mating forces.
- the object of the invention is to further develop socket contacts with contact blades that are freely movable on one side and to at least partially reduce the disadvantages existing in the prior art.
- the invention proposes a geometric socket contact design in which at least one groove is introduced on the inside of at least one contact blade.
- the invention recognizes that it is advantageous for the transmission of electrical energy to enlarge the contact surface of the plug contact partners consisting of socket contact and plug contact partner in the form of a plug contact pin. This can be done in combination with an increased contact force, i.e. the contact pressure of the plug contact partners to each other on their contact surfaces, because the surface pressure decreases due to the increased contact surface under otherwise identical conditions. This means that the contact pressure can be increased with an increased contact surface without running the risk of exceeding the material-related interface pressure and causing damage due to "digging in” through local plastic flow.
- At least one groove is introduced into at least one contact lamella on the inside of the socket contact with preferably cylindrical outer dimensions.
- the at least one groove extends within at least one area in the longitudinal direction and thus axially to the socket contact and its contact lamella.
- the at least one groove is introduced into at least one contact lamella on the inside. In this way, the number of contact points per contact lamella is increased compared to contact lamellas without grooves, because the contact lamellas with a curved longitudinal cross-sectional contour without grooves only have one contact point.
- the longitudinal extension of the at least one groove introduced into at least one contact lamella can take place in a delimited area in which the contact and thus the contact surface between the contact lamella and the plug contact pin is also located.
- This contact surface is limited to an axially lying section by the curved longitudinal cross-sectional contour of the contact lamella.
- the groove can also be extended longitudinally beyond this delimited area up to a complete longitudinal groove of the contact lamella. This makes it possible to specifically influence the structural strength of the contact lamella and its bending stress behavior in order to change and preferably increase the resulting contact force between the contact lamella and the plug contact pin within the contact surfaces located at the contact points.
- the groove can also extend axially beyond this into the transition area between the contact lamella and the socket area and beyond.
- the grooving can be used to influence the elastic deformation behavior of the contact lamella, since the bending stress is maximum in the transition area.
- Fig. 1 is a three-dimensional view of the socket contact
- Fig. 2 is a perspective view of a bushing blank
- Fig. 3 a spatial representation of the bushing blank with introduced grooving
- Fig. 4 shows the finished socket contact.
- Figure 1 includes a three-dimensional view of the socket contact 1 with a seal 40 and a spring 50.
- the socket contact 1 has a lamella section 10 and a socket section 20 as well as a transition area 30 between the lamella section 10 and the socket section 20.
- the socket contact 1 has a hollow cylindrical basic structure and has a cylindrical receiving space 60 for a plug contact pin (the plug contact pin is not shown), which extends axially inside the socket contact 1 and is matched to the shape and dimension of the plug contact pin to be contacted.
- the socket contact 1 is designed in such a way that a The plug contact pin can be inserted axially into the socket contact 1 from the front side and preferably from the lamella section 10.
- the detachable, electrically conductive contact is made on contact surfaces on the inside of the socket contact 1 and the outer surface of the plug contact pin.
- the lamella section 10 of the socket contact 1 has at least one contact lamella 12.
- the at least one contact lamella 12 extends in the axial and end direction of the socket contact 1 from a transition region 30 and forms an inlet opening 61 of the cylindrical receiving space 60 for a plug contact pin at its extension end.
- the contact blades 12 are fixed in the transition area 30 by a preferably one-piece design of the socket contact 1 and are movable at their opposite end and thus at the end of the socket contact 1. In this way, a basic construction of the "cantilevered beam" known from mechanics is created, which enables the contact blades 12 to have elastic radial restoring forces and can thus generate the contact forces.
- a maximum bending stress results at the clamping point, i.e. at the transition area 30 from the contact blade 12 to the socket section 20, when a force is applied radially to the contact blade 12.
- the contact blades 12 deform in the elastic and, undesirably, possibly in the plastic range.
- the contact forces can be increased by using an overspring 50 without increasing the bending stress load in the contact plate 12.
- the at least one contact lamella 12 is separated in its longitudinal extension by slots 13, so that the contact lamellas 12 can be elastically deformed independently of one another and the inlet opening 61 of the cylindrical receiving space 60 can be spread open.
- the contact lamellas 12 can have a constriction 12' in the form of a concave region of the outer contour adjacent to the transition region 30.
- Grooves 14 are provided on the inside of the lamella section 10. The grooves 14 are designed such that at least one contact lamella 12 has at least one groove 14. Essentially, the grooves 14 extend in the longitudinal direction axially parallel to the center line of the socket contact 1 and the contact lamella 12.
- the invention provides the possibility that the longitudinal extent of the grooves 14 is limited to a section in which the contact area of the socket contact 1 and the plug contact pin is located. This means that the longitudinal extent of the grooves 14 is limited in some areas to the contact surfaces between the socket contact 1 and the plug contact pin. Depending on the design of the inner contour of the lamella section 10 and thus of the contact lamellas 12 with a chord-like, inwardly curved shape, the contact surfaces can be located at different positions in the axial direction. In the exemplary embodiment shown, the axial longitudinal extent of the grooves 14 is approximately one third of the axial length of the contact lamellas 12 and are arranged adjacent to the inlet opening 61 of the cylindrical receiving space 60.
- the grooves 14 can extend axially over the entire length of the contact lamellae 12 and beyond into the inner transition region 30. This can influence the elastic properties and thus the deformation behavior of the contact lamellae 12 in the transition region 30 and the adjacent region of the contact lamellae 12.
- the grooves 14 are designed as partial circle geometries in the circumferential direction at least in some areas and have at least one groove radius RR.
- the respective groove radius RR is selected such that it is smaller than the clear width and thus the radius of the cylindrical receiving space 60 for the plug contact pin (not shown).
- the groove radius RR can also be selected to be smaller than half the extension width of the contact lamella 12 to be grooved in the circumferential direction of the lamella section 10, so that at least two contact areas are created between a contact lamella 12 and the plug contact pin. In addition to increasing the number of contact areas, it is advantageous that sharp edges are avoided and the risk of the contact lamellas 12 digging into the surface of the plug contact pin at the contact areas is reduced.
- the invention supports the same external contour dimensioning independently of the grooves 14 on the inside of the socket contact 1, so that the number of contact areas can be increased without a dimensional change of the environment in which the socket contact 1 is accommodated - for example plug contact plug, contact interface, plug contact module. Due to the increased number of contact areas, higher electrical power can be transmitted safely and with reduced electrical resistance.
- the contact areas between the grooves 14 and the cylindrical surface of the plug contact pin (not shown) introduced into the cylindrical receiving space 60 are linear with a comparatively thin line width depending on the groove radius RR and can approach a point-like surface with very short longitudinal extension areas of the grooves 14. If the contact surface is reduced with the same contact pressure, for example by reducing the longitudinal extent of the groove 14, then the effective surface pressure between the contact blade 12 and the plug contact pin increases.
- a further advantage of the possibility of constant outer contour dimensions is the unchanging installation situation, even with regard to the use of the same seals 40 and/or springs 50.
- Figure 2 includes a perspective view of a socket blank as a semi-finished product or preliminary product for the socket contact 1.
- the socket blank can be a turned part which already has the lamella section 10 and the socket section 20 as well as a sealing groove 21 and a spring groove 11.
- Figure 3 shows a spatial representation of the bushing blank with at least one groove 14 introduced.
- the grooves 14 are introduced into the lamella section 10, for example by removing material by milling or broaching, before the contact lamellae 12 are formed.
- Figure 4 shows the image of the finished socket contact 1.
- at least one slot 13 is machined by separating or material-removing processes so that at least one contact lamella 12 is formed. After the machining of the at least one slot 13 - if a plurality of contact lamellas 12 are formed - the contact lamellas 12 can be deformed inwards and thus in an arc shape. list of reference symbols
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Abstract
Description
Beschreibung Description
BUCHSENKONTAKT UND HERSTELLUNGSVERFAHREN DAFÜR SOCKET CONTACT AND MANUFACTURING PROCESS THEREFOR
Die Erfindung betrifft einen Buchsenkontakt für eine lösbare, elektrisch leitende Steckverbindung, aufweisend einen Lamellenabschnitt und einen Buchsenabschnitt und einen Übergangsbereich zwischen dem Buchsenabschnitt und dem Lamellenabschnitt, wobei der Lamellenabschnitt wenigstens eine Kontaktlamelle und einen zylinderförmigen Aufnahmeraum mit einer Eintrittsöffnung aufweist. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Buchsenkontaktes. The invention relates to a socket contact for a detachable, electrically conductive plug connection, having a lamella section and a socket section and a transition region between the socket section and the lamella section, wherein the lamella section has at least one contact lamella and a cylindrical receiving space with an inlet opening. The invention also relates to a method for producing a socket contact.
Zur Kontaktierung oder Herstellung lösbarer, elektrisch leitender Verbindungen werden Steckverbindungen, Kontaktierungselemente, Polverbinder, Steckhülsen usw. in unterschiedlichsten Ausbildungen und Varianten eingesetzt. Insbesondere, aber nicht ausschließlich bei elektrischen Kontaktierungsaufgaben im höheren Leistungsbereich sind Kontaktsysteme entwickelt worden, die auf Rundkontaktgeometrien zur Aufnahme eines Kontaktpins basieren und deren Ausgangsmaterial aus einem flächigen Kontaktgitter besteht, dass mit hyperbolischem Drall in die Rundkontaktgeometrie gebracht wird. Diese als RADSOK bekannt gewordenen Kontaktsysteme zeichnen sich durch robuste und hochdichte Kontaktherstellung infolge der erheblichen Kontaktfläche zum jeweiligen Kontaktpin aus. Alternativ sind anstelle der hyperbolischen Verdrehsituation nach innen gerichtete Lamellengeometrien bekannt, dessen Lamellenkontaktgitter radialsymmetrisch ausgerichtet ist. Plug connections, contacting elements, pole connectors, plug sleeves, etc. are used in a wide variety of designs and variants to make contact or to create detachable, electrically conductive connections. In particular, but not exclusively, for electrical contacting tasks in the higher power range, contact systems have been developed that are based on round contact geometries to accommodate a contact pin and whose starting material consists of a flat contact grid that is brought into the round contact geometry with a hyperbolic twist. These contact systems, known as RADSOK, are characterized by robust and high-density contact production due to the considerable contact surface to the respective contact pin. Alternatively, instead of the hyperbolic twist situation, inward-facing lamella geometries are known, whose lamella contact grid is aligned radially symmetrically.
Diese vorzugsweise als Hochstromkontaktbuchsen verwendeten Kontaktgeometrien sind als Radialkontaktbuchsen, Lamellenkontaktbuchsen oder hyperbolische Kontaktbuchsen bekannt. These contact geometries, which are preferably used as high-current contact sockets, are known as radial contact sockets, lamellar contact sockets or hyperbolic contact sockets.
Lamellenkontaktbuchsen können in unterschiedlichen geometrischen Variationen zur Anwendung kommen. Bekannt sind unter anderem Lamellenkontaktbuchsen, bei welchen die Lamellen an einem oder beiden ihrer Enden in deren Längserstreckung einteilig mit der Lamellenkontaktbuchse ausgebildet sind. Dieser voneinander abweichende geometrische Aufbau der Lamellenkontaktbuchse hat erhebliche Auswirkungen auf die Kontaktfederkraft der Lamellen, welche maßgeblich für die zur Übertragung elektrischer Leistung notwendigen Kontaktierungseigenschaften mit dem Kontaktpartner sind. Bei Lamellenbuchsen mit einer endseitigen Buchse sind die Kontaktlamellen an einem ihrer Enden einteilig mit dem Buchsenabschnitt ausgebildet, das gegenüberliegende Kontaktlamellenende ist frei beweglich. In der klassischen Mechanik spricht man bei geometrischen Situationen dieser Art von einer einseitigen Lagerung oder auch einer fliegenden Lagerung. Lamellar contact sockets can be used in different geometric variations. Lamellar contact sockets are well known, among others, in which the lamellae are formed as one piece with the lamellar contact socket at one or both of their ends in their longitudinal extension. This differing geometric structure of the lamellar contact socket has a significant impact on the contact spring force of the lamellae, which is crucial for the contact properties with the contact partner necessary for the transmission of electrical power. In the case of lamella bushings with an end bushing, the contact lamellas are formed as one piece with the bushing section at one end, while the opposite contact lamella end is freely movable. In classical mechanics, geometric situations of this type are referred to as one-sided bearings or floating bearings.
Bei Buchsenkontakten, welche insbesondere elektrische Leistungen im Hochvoltbereich durch Zusammenwirken mit Stiftkontakten, Steckkontaktpins lösbar übertragen, sind je nach konkreter Einbausituation und Anwendungsfällen unterschiedliche Entwicklungsziele verfolgt worden. Neben der wirtschaftlichen Herstellung und möglichst einfachen Montierbarkeit ist vor allem die möglichst verlustarme elektrische Leistungsübertragung und die Festigkeit sowohl gegenüber Maximalbelastungen als auch Dauerfestigkeitseigenschaft von besonderem Interesse. For socket contacts, which in particular transfer electrical power in the high-voltage range by interacting with pin contacts and plug-in contact pins, different development goals have been pursued depending on the specific installation situation and application. In addition to economical production and the simplest possible assembly, the lowest possible loss electrical power transmission and the strength against both maximum loads and fatigue strength properties are of particular interest.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2014 105 534 A1 wird eine Lehre zur Verbesserung der Kontaktkraft von Buchsenkontakten vorgestellt, um die elektrische Kontaktierung und damit die elektrische Leitfähigkeit der Steckverbindung zu verbessern. Der vorgestellte Buchsenkontakt weist einen Grundkörper auf, welcher einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Stiftkontaktes aufweist, wobei der Grundkörper mindestens zwei Kontaktlamellen aufweist, welche derart angeordnet sind, dass sie den Aufnahmeraum begrenzen, wobei die Kontaktlamellen jeweils entlang ihrer Länge an einer in Richtung des Aufnahmeraums zeigenden Innenseite mindestens eine Stufe aufweisen, so dass der Aufnahmeraum einen ersten Durchmesser D1 und einen zweiten, von dem ersten Durchmesser D1 unterschiedlichen Durchmesser D2 aufweist, wobei der erste Durchmesser D1 in Einführrichtung des Stiftkontaktes vor der Stufe größer ist als der zweite Durchmesser D2 in Einführrichtung hinter der Stufe. Durch jeweils mindestens eine Stufe an der Innenseite der Kontaktlamellen kann die bei einem Einführen eines Stiftkontaktes in den Aufnahmeraum des Buchsenkontaktes an dem Grundkörper des Buchsenkontaktes entstehende Spannung über den gesamten Grundkörper besser verteilt werden, so dass Spannungsspitzen an dem Grundkörper vermieden werden können und dadurch die gesamte an dem Grundkörper auftretende Spannung reduziert werden kann. Insbesondere an dem Lamellengrund, das heißt dort wo die Kontaktlamellen an einem starren Teil des Grundkörpers einstückig angebunden sind, können sonst üblicherweise auftretende Spannungen reduziert werden. Durch die Ausbildung einer Stufe an der Innenseite einer jeden Kontaktlamelle kann die Kontaktlamelle zur Reduzierung der bei einem Kontaktieren des Buchsenkontaktes mit dem Stiftkontakt auftretenden Spannungen wie eine als in Reihe geschaltete Feder wirken. Durch die Stufe und die dadurch erreichten reduzierten Spannungsspitzen können die mit dem Buchsenkontakt erreichbaren Kontaktnormalkräfte wesentlich erhöht werden. In the published patent application DE 10 2014 105 534 A1, a teaching is presented for improving the contact force of socket contacts in order to improve the electrical contact and thus the electrical conductivity of the plug connection. The socket contact presented has a base body which has a receiving space for receiving a pin contact, wherein the base body has at least two contact lamellas which are arranged in such a way that they delimit the receiving space, wherein the contact lamellas each have at least one step along their length on an inner side pointing in the direction of the receiving space, so that the receiving space has a first diameter D1 and a second diameter D2 which is different from the first diameter D1, wherein the first diameter D1 in the insertion direction of the pin contact in front of the step is larger than the second diameter D2 in the insertion direction behind the step. By providing at least one step on the inside of the contact blades, the tension that occurs on the base body of the socket contact when a pin contact is inserted into the receiving space of the socket contact can be better distributed over the entire base body, so that voltage peaks on the base body can be avoided and the total tension occurring on the base body can be reduced. In particular, at the base of the blades, i.e. where the contact blades are integrally connected to a rigid part of the base body, tensions that would otherwise normally occur can be reduced. By forming a step on the inside of each contact blade, the contact blade can act like a spring connected in series to reduce the tension that occurs when the socket contact makes contact with the pin contact. stage and the reduced voltage peaks achieved thereby, the contact normal forces achievable with the socket contact can be significantly increased.
Die DE 10 2016 123 935 A1 lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Buchsenkontaktes umfassend die Schritte a.) Herstellen eines hohlzylindrischen Kontaktierungsbereiches an einem ersten Ende des Rundstabes mittels Fließpressen, wobei der hohlzylindrische Kontaktierungsbereich in Längsrichtung des Kontaktierungsbereiches sich erstreckende erste und zweite Abschnitte aufweist, die in Umfangsrichtung des Kontaktierungsbereiches abwechselnd nebeneinander ausgebildet sind, wobei die ersten Abschnitte eine dickere Wandstärke und die zweiten Abschnitte eine dünnere Wandstärke aufweisen, gefolgt von Schritt b.) Anstellen der ersten Abschnitte mit dickerer Wandstärke nach innen, wobei die zweiten Abschnitte mit dünnerer Wandstärke nach außen gebogen oder gefaltet werden. DE 10 2016 123 935 A1 teaches a method for producing a socket contact comprising the steps a.) producing a hollow cylindrical contacting region at a first end of the round rod by means of extrusion, wherein the hollow cylindrical contacting region has first and second sections extending in the longitudinal direction of the contacting region, which are formed alternately next to one another in the circumferential direction of the contacting region, wherein the first sections have a thicker wall thickness and the second sections have a thinner wall thickness, followed by step b.) positioning the first sections with a thicker wall thickness inwards, wherein the second sections with a thinner wall thickness are bent or folded outwards.
Einen gattungsgemäßen Buchsenkontakt zeigt die DE 10 2019 113 608 A1. DE 10 2019 113 608 A1 shows a generic socket contact.
Steckkontaktpartner sind zum einen der rohrförmige Buchsenkontakt und zum anderen ein in den Buchsenkontakt eingesteckten bolzenförmigen Steckkontaktpin. Der Buchsenkontakt weist wenigstens einen Schlitz auf, der sich axial in Längsrichtung erstreckt und so eine Federstruktur bildet, die eingerichtet ist, beim Einstecken des Steckkontaktpins in den Buchsenkontakt diesen zu Klemmen und elektrisch leitend zu kontaktieren. The plug contact partners are, on the one hand, the tubular socket contact and, on the other hand, a bolt-shaped plug contact pin inserted into the socket contact. The socket contact has at least one slot that extends axially in the longitudinal direction and thus forms a spring structure that is designed to clamp the plug contact pin into the socket contact and to make electrically conductive contact with it when it is inserted into the socket contact.
Um auch sehr hohe elektrische Leistungen, wie sie kurzzeitig beim Start eines Ladevorgangs auftreten können (sogenannte Spitzenströme, englisch: „surge currents“) schlägt die DE 20 2016 100 761 U1 einen in seinen Dimensionen verbesserten Buchsenkontakt zur Steigerung der elektrisch leitenden Eigenschaft für die Spitzenstromfestigkeit vor. Basierend auf der Erkenntnis, dass dies durch gesteigerte Kontaktkraft erreicht werden kann werden die Dicke der Kontaktlamellen und die Länge der Kontaktlamellen besonders aufeinander abgestimmt. Demnach weist jede Kontaktlamelle eine Dicke, gemessen radial zur Einsteckrichtung, in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 1 ,5 mm und eine Länge, gemessen entlang der Einsteckrichtung, in einem Bereich zwischen 5 mm und 15 mm auf. Nachteilig an den bestehenden Lösungen ist, dass bei der Steigerung der möglichst verlustarmen elektrischen Leitungsfähigkeit der Fokus auf der Steigerung der Kontaktkraft beruht. Gleichzeitig sind die Kontaktflächen der Steckkontaktpartner, bestehend aus Lamellenkontaktbuchse und Steckkontaktpin in vielen Fällen sehr klein, sodass sich erheblich hohe Flächenpressungen ergeben. Dabei kann die Festigkeit insbesondere von Werkstoffen mit guter elektrische Leitungsfähigkeit überschritten werden und plastische Verformungen auftreten (sogenannten „Eingraben“). Auch sind die Zusammensteckeigenschaften der Steckverbindung durch hohe Steckkräfte beeinträchtigt. In order to handle very high electrical power, such as can occur briefly when starting a charging process (so-called surge currents), DE 20 2016 100 761 U1 proposes a socket contact with improved dimensions to increase the electrically conductive properties for peak current resistance. Based on the knowledge that this can be achieved by increasing the contact force, the thickness of the contact lamellas and the length of the contact lamellas are specially coordinated with one another. Accordingly, each contact lamella has a thickness, measured radially to the insertion direction, in a range between 0.5 mm and 1.5 mm and a length, measured along the insertion direction, in a range between 5 mm and 15 mm. The disadvantage of existing solutions is that the focus is on increasing the contact force when increasing the electrical conductivity with as little loss as possible. At the same time, the contact surfaces of the plug contact partners, consisting of the lamellar contact socket and plug contact pin, are in many cases very small, resulting in considerably high surface pressures. The strength of materials with good electrical conductivity in particular can be exceeded and plastic deformation can occur (so-called "digging in"). The mating properties of the plug connection are also impaired by high mating forces.
Aufgabe der Erfindung ist es, Buchsenkontakte mit einseitig frei beweglichen Kontaktlamellen weiterzuentwickeln und die im Stand der Technik bestehenden Nachteile wenigstens teilweise zu reduzieren. The object of the invention is to further develop socket contacts with contact blades that are freely movable on one side and to at least partially reduce the disadvantages existing in the prior art.
Zur Aufgabenlösung schlägt die Erfindung eine geometrische Buchsenkontaktkonstruktion vor, bei der innenseitig wenigstens einer Kontaktlamelle wenigstens eine Rillung eingebracht ist. Die Erfindung erkennt, dass es für die Übertragung elektrischer Energie vorteilhaft ist, die Kontaktfläche der Steckkontaktpartner bestehend aus Buchsenkontakt und Steckkontaktpartner in Form eines Steckkontaktpins zu vergrößern. Dies kann in der Kombination mit einer erhöhten Kontaktkraft, das heißt der Anpresskraft der Steckkontaktpartner zueinander an ihren Kontaktflächen erfolgen, weil die Flächenpressung durch die gesteigerte Kontaktfläche bei sonst gleichen Bedingungen sinkt. Das bedeutet, dass die Anpresskraft bei gesteigerter Kontaktfläche erhöht werden kann ohne Gefahr zu laufen, die werkstoffbedingte Grenzflächenpressung zu überschreiten und Schäden durch „Eingraben“ durch lokales plastisches Fließen zu verursachen. To solve the problem, the invention proposes a geometric socket contact design in which at least one groove is introduced on the inside of at least one contact blade. The invention recognizes that it is advantageous for the transmission of electrical energy to enlarge the contact surface of the plug contact partners consisting of socket contact and plug contact partner in the form of a plug contact pin. This can be done in combination with an increased contact force, i.e. the contact pressure of the plug contact partners to each other on their contact surfaces, because the surface pressure decreases due to the increased contact surface under otherwise identical conditions. This means that the contact pressure can be increased with an increased contact surface without running the risk of exceeding the material-related interface pressure and causing damage due to "digging in" through local plastic flow.
Zur Umsetzung des Erfindungsgedankens wird innenseitig des Buchsenkontaktes mit vorzugsweise zylindrischer Außenabmessung wenigstens eine Rillung in wenigstens eine Kontaktlamelle eingebracht. Die wenigstens eine Rillung erstreckt sich innerhalb wenigstens eines Bereiches in Längsrichtung und damit axial zum Buchsenkontakt und dessen Kontaktlamelle. Eingebracht ist die wenigstens eine Rillung innenseitig in wenigstens eine Kontaktlamelle. Auf diese Weise ist die Kontaktpunktanzahl pro Kontaktlamelle im Vergleich zu Kontaktlamellen ohne Rillung gesteigert, weil die Kontaktlamellen mit gebogener Längsquerschnittkontur ohne Rillung nur einen Kontaktpunkt aufweisen. Die Längserstreckung der wenigstens einen Rillung eingebracht in wenigstens eine Kontaktlamelle kann in einem abgegrenzten Bereich erfolgen, in dem auch die Kontaktierung und damit die Kontaktfläche zwischen Kontaktlamelle und Steckkontaktpin liegt. Diese Kontaktfläche ist durch die gebogene Längsquerschnittkontur der Kontaktlamelle auf einen axial liegenden Abschnitt begrenzt. Die Rillung kann auch über diesen begrenzten Bereich hinaus längserstreckt sein bis hin zu einer vollständigen Längsrillung der Kontaktlamelle. Dadurch ist es möglich, die Gestaltfestigkeit der Kontaktlamelle und dessen Biegespannungsverhalten gezielt zu beeinflussen, um die resultierende Kontaktkraft zwischen Kontaktlamelle und Steckkontaktpin innerhalb der an den Kontaktpunkten liegenden Kontaktflächen zu verändern und vorzugsweise zu erhöhen. Neben der Rillungslängserstreckung über den Bereich teilweise oder ganz axial der Kontaktlamelle kann sich die Rillung auch axial darüber hinaus in den Übergangsbereich zwischen Kontaktlamelle und Buchsenbereich und darüber hinaus erstrecken. Vor allem im Übergangsbereich kann die Rillung für die Beeinflussung des elastischen Verformungsverhaltens der Kontaktlamelle genutzt werden, da die Biegespannung in dem Übergangsbereich maximal ist. To implement the inventive concept, at least one groove is introduced into at least one contact lamella on the inside of the socket contact with preferably cylindrical outer dimensions. The at least one groove extends within at least one area in the longitudinal direction and thus axially to the socket contact and its contact lamella. The at least one groove is introduced into at least one contact lamella on the inside. In this way, the number of contact points per contact lamella is increased compared to contact lamellas without grooves, because the contact lamellas with a curved longitudinal cross-sectional contour without grooves only have one contact point. The longitudinal extension of the at least one groove introduced into at least one contact lamella can take place in a delimited area in which the contact and thus the contact surface between the contact lamella and the plug contact pin is also located. This contact surface is limited to an axially lying section by the curved longitudinal cross-sectional contour of the contact lamella. The groove can also be extended longitudinally beyond this delimited area up to a complete longitudinal groove of the contact lamella. This makes it possible to specifically influence the structural strength of the contact lamella and its bending stress behavior in order to change and preferably increase the resulting contact force between the contact lamella and the plug contact pin within the contact surfaces located at the contact points. In addition to the longitudinal extension of the groove over the area partially or completely axially of the contact lamella, the groove can also extend axially beyond this into the transition area between the contact lamella and the socket area and beyond. Especially in the transition area, the grooving can be used to influence the elastic deformation behavior of the contact lamella, since the bending stress is maximum in the transition area.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the figures.
Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht des Buchsenkontaktes; Fig. 1 is a three-dimensional view of the socket contact;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Buchsenrohlings; Fig. 2 is a perspective view of a bushing blank;
Fig. 3 eine räumliche Darstellung des Buchsenrohlings mit eingebrachter Rillung; Fig. 3 a spatial representation of the bushing blank with introduced grooving;
Fig. 4 die Abbildung des fertig bearbeiteten Buchsenkontaktes. Fig. 4 shows the finished socket contact.
Figur 1 umfasst eine dreidimensionale Ansicht des Buchsenkontaktes 1 mit einer Dichtung 40 und einer Überfeder 50. Der Buchsenkontakt 1 verfügt über einen Lamellenabschnitt 10 und einen Buchsenabschnitt 20 sowie einem Übergangsbereich 30 zwischen dem Lamellenabschnitt 10 und dem Buchsenabschnitt 20. Der Buchsenkontakt 1 weist eine hohlzylinderförmige Grundstruktur auf und verfügt über einen zylinderförmigen Aufnahmeraum 60 für einen Steckkontaktpin (der Steckkontaktpin ist nicht dargestellt), der sich im Innern des Buchsenkontaktes 1 axial erstreckt und auf Form und Dimension des zu kontaktierenden Steckkontaktpins abgestimmt ist. Der Buchsenkontakt 1 ist derart konstruiert, dass ein Steckkontaktpin stirnseitig axial und vorzugsweise von dem Lamellenabschnitt 10 her in den Buchsenkontakt 1 einschiebbar ist. Die lösbare, elektrisch leitende Kontaktierung erfolgt an Kontaktflächen innenseitig des Buchsenkontaktes 1 und der Außenfläche des Steckkontaktpins. Figure 1 includes a three-dimensional view of the socket contact 1 with a seal 40 and a spring 50. The socket contact 1 has a lamella section 10 and a socket section 20 as well as a transition area 30 between the lamella section 10 and the socket section 20. The socket contact 1 has a hollow cylindrical basic structure and has a cylindrical receiving space 60 for a plug contact pin (the plug contact pin is not shown), which extends axially inside the socket contact 1 and is matched to the shape and dimension of the plug contact pin to be contacted. The socket contact 1 is designed in such a way that a The plug contact pin can be inserted axially into the socket contact 1 from the front side and preferably from the lamella section 10. The detachable, electrically conductive contact is made on contact surfaces on the inside of the socket contact 1 and the outer surface of the plug contact pin.
Der Lamellenabschnitt 10 des Buchsenkontaktes 1 weist wenigstens eine Kontaktlamelle 12 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind exemplarisch sechs Kontaktlamellen 12 vorgesehen. Die wenigstens eine Kontaktlamelle 12 erstreckt sich in axialer und endseitiger Richtung des Buchsenkontaktes 1 von einem Übergangsbereich 30 und bilden an ihrem Erstreckungsende eine Eintrittsöffnung 61 des zylinderförmigen Aufnahmeraums 60 für einen Steckkontaktpin. The lamella section 10 of the socket contact 1 has at least one contact lamella 12. In the exemplary embodiment shown, six contact lamellas 12 are provided as an example. The at least one contact lamella 12 extends in the axial and end direction of the socket contact 1 from a transition region 30 and forms an inlet opening 61 of the cylindrical receiving space 60 for a plug contact pin at its extension end.
Die Kontaktlamellen 12 sind durch vorzugsweise einstückige Ausgestaltung des Buchsenkontaktes 1 im Übergangsbereich 30 festgelegt und an ihrem gegenüberliegenden Ende und damit endseitig des Buchsenkontaktes 1 beweglich. Auf diese Weise ist eine aus der Mechanik bekannte Grundkonstruktion des „einseitig eingespannten Balkens“ geschaffen, welche den Kontaktlamellen 12 elastische radiale Rückstellkräfte ermöglichen und so die Kontaktkräfte generieren können. Für die Kontaktlamelle 12 ergibt sich an der Einspannstelle, das heißt an dem Übergangsbereich 30 von Kontaktlamelle 12 hin zum Buchsenabschnitt 20 eine maximale Biegebeanspruchung bei Krafteinwirkung radial auf die Kontaktlamelle 12. Infolge von radial auf die Kontaktlamellen 12 einwirkenden Kräften beziehungsweise Kraftwirkungsrichtungen mit einem radialen Anteil, welche üblicherweise den Kontaktkräften entspricht, verformen sich die Kontaktlamellen 12 im elastischen und unerwünschter Weise gegebenenfalls im plastischen Bereich. Die Kontaktkräfte können durch die Verwendung einer Überfeder 50 verstärkt werden, ohne die Biegespannungsbelastung in der Kontaktlamelle 12 zu erhöhen. The contact blades 12 are fixed in the transition area 30 by a preferably one-piece design of the socket contact 1 and are movable at their opposite end and thus at the end of the socket contact 1. In this way, a basic construction of the "cantilevered beam" known from mechanics is created, which enables the contact blades 12 to have elastic radial restoring forces and can thus generate the contact forces. For the contact blade 12, a maximum bending stress results at the clamping point, i.e. at the transition area 30 from the contact blade 12 to the socket section 20, when a force is applied radially to the contact blade 12. As a result of forces acting radially on the contact blades 12 or force action directions with a radial component, which usually corresponds to the contact forces, the contact blades 12 deform in the elastic and, undesirably, possibly in the plastic range. The contact forces can be increased by using an overspring 50 without increasing the bending stress load in the contact plate 12.
Die wenigstens eine Kontaktlamelle 12 ist in ihrer Längserstreckung getrennt durch Schlitze 13, sodass die Kontaktlamellen 12 unabhängig voneinander elastisch verformbar sind und die Eintrittsöffnung 61 des zylinderförmigen Aufnahmeraums 60 aufspreizbar ist. Zur gezielten Beeinflussung der Elastizitätseigenschaften und damit des Verformungsverhaltens der Kontaktlamellen 12 können die Kontaktlamellen 12 angrenzend an den Übergangsbereich 30 eine Einschnürung 12‘ in Form eines konkaven Bereiches der Außenkontur aufweisen. Innenseitig des Lamellenabschnittes 10 sind Rillungen 14 eingebracht. Die Rillungen 14 sind derart gestaltet, dass wenigstens eine Kontaktlamelle 12 wenigstens eine Rillung 14 aufweist. Im Wesentlichen erstrecken sich die Rillungen 14 in Längsrichtung achsparallel zur Mittenlinie des Buchsenkontaktes 1 und der Kontaktlamellen 12. The at least one contact lamella 12 is separated in its longitudinal extension by slots 13, so that the contact lamellas 12 can be elastically deformed independently of one another and the inlet opening 61 of the cylindrical receiving space 60 can be spread open. In order to specifically influence the elastic properties and thus the deformation behavior of the contact lamellas 12, the contact lamellas 12 can have a constriction 12' in the form of a concave region of the outer contour adjacent to the transition region 30. Grooves 14 are provided on the inside of the lamella section 10. The grooves 14 are designed such that at least one contact lamella 12 has at least one groove 14. Essentially, the grooves 14 extend in the longitudinal direction axially parallel to the center line of the socket contact 1 and the contact lamella 12.
Die Erfindung sieht die Möglichkeit vor, dass die Längserstreckung der Rillungen 14 auf einen Abschnitt begrenzt ist, in dem der Kontaktierungsbereich von Buchsenkontakt 1 und Steckkontaktpin liegt. Das bedeutet, dass die Längserstreckung der Rillungen 14 bereichsweise begrenzt ist auf die Kontaktierungsflächen zwischen Buchsenkontakt 1 und Steckkontaktpin. Je nach Ausgestaltung der Innenkontur des Lamellenabschnittes 10 und damit der Kontaktlamellen 12 mit einer sehnenförmigen, nach innen gebogenen Form können die Kontaktierungsflächen in axialer Richtung an unterschiedlichen Positionen liegen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die axiale Längserstreckung der Rillungen 14 in etwa ein Drittel der axialen Länge der Kontaktlamellen 12 und sind angrenzend zur Eintrittsöffnung 61 des zylinderförmigen Aufnahmeraums 60 angeordnet. Alternativ zu der bereichsweisen Erstreckung angrenzend zur Eintrittsöffnung 61 des zylinderförmigen Aufnahmeraums 60 können sich die Rillungen 14 axial über die gesamte Länge der Kontaktlamellen 12 erstrecken und darüber hinaus hinein in den innenseitigen Übergangsbereich 30. Dadurch können die Elastizitätseigenschaften und damit das Verformungsverhalten der Kontaktlamellen 12 im Übergangsbereich 30 und dem angrenzenden Bereich der Kontaktlamellen 12 beeinflusst werden. The invention provides the possibility that the longitudinal extent of the grooves 14 is limited to a section in which the contact area of the socket contact 1 and the plug contact pin is located. This means that the longitudinal extent of the grooves 14 is limited in some areas to the contact surfaces between the socket contact 1 and the plug contact pin. Depending on the design of the inner contour of the lamella section 10 and thus of the contact lamellas 12 with a chord-like, inwardly curved shape, the contact surfaces can be located at different positions in the axial direction. In the exemplary embodiment shown, the axial longitudinal extent of the grooves 14 is approximately one third of the axial length of the contact lamellas 12 and are arranged adjacent to the inlet opening 61 of the cylindrical receiving space 60. As an alternative to the region-wise extension adjacent to the inlet opening 61 of the cylindrical receiving space 60, the grooves 14 can extend axially over the entire length of the contact lamellae 12 and beyond into the inner transition region 30. This can influence the elastic properties and thus the deformation behavior of the contact lamellae 12 in the transition region 30 and the adjacent region of the contact lamellae 12.
Die Rillungen 14 sind in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise als Teilkreisgeometrien gestaltet und weisen zumindest einen Rillungsradius RR auf. Der jeweilige Rillungsradius RR ist derart gewählt, dass dieser kleiner ist als die lichte Weite und damit der Radius des zylinderförmigen Aufnahmeraums 60 für den Steckkontaktpin (nicht dargestellt). Zusätzlich kann der Rillungsradius RR auch kleiner gewählt sein als die halbe Erstreckungsbreite der zu rillenden Kontaktlamelle 12 in Umfangsrichtung des Lamellenabschnittes 10, sodass sich wenigstens zwei Kontaktbereiche zwischen einer Kontaktlamelle 12 und dem Steckkontaktpin ergeben. Zusätzlich zu der Steigerung der Kontaktbereicheanzahl ist von Vorteil, dass scharfe Kanten vermieden werden und das Risiko reduziert ist, dass sich die Kontaktlamellen 12 an den Kontaktbereichen in die Oberfläche des Steckkontaktpins eingraben. Auch wirkt sich die Vermeidung scharfer Kanten auf die erforderlichen Zusammensteckkräfte von Buchsenkontakt 1 und Steckkontaktpin reduzierend aus. Die Erfindung unterstützt die im Vergleich mit einem bekannten Buchsenkontakt gemäß dem Stand der Technik die gleiche Außenkonturdimensionierung unabhängig von den Rillungen 14 innenseitig des Buchsenkontaktes 1 , sodass sich ohne eine Dimensionsänderung des Umfeldes, in den der Buchsenkontakt 1 aufgenommen ist - beispielsweise Steckkontaktstecker, Kontaktschnittstelle, Steckkontaktmodul - die Anzahl der Kontaktbereiche steigern lässt. Durch die gesteigerte Kontaktbereichanzahl können höhere elektrische Leistungen sicher und mit verringertem elektrischem Widerstand übertragen werden. Die Kontaktbereiche zwischen den Rillungen 14 und der zylindrischen Oberfläche des in den zylinderförmigen Aufnahmeraums 60 eingebrachten Steckkontaktpins (nicht dargestellt) sind linienförmig mit einer vergleichsweise dünnen Linienbreite abhängig von dem Rillungsradius RR und können sich bei sehr kurzen Längserstreckungsbereichen der Rillungen 14 einer punktförmigen Fläche annähern. Wird bei gleicher Kontaktanpresskraft die Kontaktfläche beispielsweise durch die Verringerung der Längserstreckung der Rillung 14 reduziert, dann erhöht sich die wirkende Flächenpressung zwischen der Kontaktlamelle 12 und dem Steckkontaktpin. The grooves 14 are designed as partial circle geometries in the circumferential direction at least in some areas and have at least one groove radius RR. The respective groove radius RR is selected such that it is smaller than the clear width and thus the radius of the cylindrical receiving space 60 for the plug contact pin (not shown). In addition, the groove radius RR can also be selected to be smaller than half the extension width of the contact lamella 12 to be grooved in the circumferential direction of the lamella section 10, so that at least two contact areas are created between a contact lamella 12 and the plug contact pin. In addition to increasing the number of contact areas, it is advantageous that sharp edges are avoided and the risk of the contact lamellas 12 digging into the surface of the plug contact pin at the contact areas is reduced. Avoiding sharp edges also reduces the required mating forces of the socket contact 1 and the plug contact pin. In comparison with a known socket contact according to the prior art, the invention supports the same external contour dimensioning independently of the grooves 14 on the inside of the socket contact 1, so that the number of contact areas can be increased without a dimensional change of the environment in which the socket contact 1 is accommodated - for example plug contact plug, contact interface, plug contact module. Due to the increased number of contact areas, higher electrical power can be transmitted safely and with reduced electrical resistance. The contact areas between the grooves 14 and the cylindrical surface of the plug contact pin (not shown) introduced into the cylindrical receiving space 60 are linear with a comparatively thin line width depending on the groove radius RR and can approach a point-like surface with very short longitudinal extension areas of the grooves 14. If the contact surface is reduced with the same contact pressure, for example by reducing the longitudinal extent of the groove 14, then the effective surface pressure between the contact blade 12 and the plug contact pin increases.
Ein weiterer Vorteil der Möglichkeit gleichbleibender Außenkonturdimensionen ist die sich nicht ändernde Einbausituation auch hinsichtlich der Verwendung gleicher Dichtungen 40 und/oder Überfedern 50. A further advantage of the possibility of constant outer contour dimensions is the unchanging installation situation, even with regard to the use of the same seals 40 and/or springs 50.
Figur 2 umfasst eine perspektivische Ansicht eines Buchsenrohlings als Halbzeug oder Vorprodukt für den Buchsenkontakt 1. Bei dem Buchsenrohling kann es sich um ein Drehteil handeln, der bereits den Lamellenabschnitt 10 und den Buchsenabschnitt 20 sowie eine Dichtungsnut 21 und eine Überfedernut 11 aufweist. Figure 2 includes a perspective view of a socket blank as a semi-finished product or preliminary product for the socket contact 1. The socket blank can be a turned part which already has the lamella section 10 and the socket section 20 as well as a sealing groove 21 and a spring groove 11.
Figur 3 stellt eine räumliche Darstellung des Buchsenrohlings mit wenigstens einer eingebrachten Rillung 14 dar. Vorzugsweise werden die Rillungen 14 in den Lamellenabschnitt 10 beispielsweise materialabtragend durch Fräsen oder Räumen eingebracht, bevor die Kontaktlamellen 12 ausgebildet werden. Figure 3 shows a spatial representation of the bushing blank with at least one groove 14 introduced. Preferably, the grooves 14 are introduced into the lamella section 10, for example by removing material by milling or broaching, before the contact lamellae 12 are formed.
Figur 4 zeigt die Abbildung des fertig bearbeiteten Buchsenkontaktes 1. Ausgehend von dem Buchsenrohling mit eingebrachten Rillungen 14 werden durch trennende oder materialabtragende Verfahren wenigstens ein Schlitz 13 eingearbeitet, sodass sich wenigstens eine Kontaktlamelle 12 ausbildet. Nach dem Einarbeiten des wenigstens einen Schlitzes 13 können - wenn eine Mehrzahl von Kontaktlamellen 12 ausgebildet sind - die Kontaktlamellen 12 nach innen und damit bogenförmig verformt werden. Bezugszeichenliste Figure 4 shows the image of the finished socket contact 1. Starting from the socket blank with grooves 14, at least one slot 13 is machined by separating or material-removing processes so that at least one contact lamella 12 is formed. After the machining of the at least one slot 13 - if a plurality of contact lamellas 12 are formed - the contact lamellas 12 can be deformed inwards and thus in an arc shape. list of reference symbols
1 Buchsenkontakt 1 socket contact
10 Lamellenabschnitt 10 slat sections
11 Überfedernut 11 over-spring groove
12 Kontaktlamelle 12 contact blades
12‘ Einschnürung 12' constriction
13 Schlitz 13 slot
14 Rillung 14 grooves
20 Buchsenabschnitt 20 socket section
21 Dichtungsnut 21 sealing groove
30 Übergangsbereich (Kontaktlamelle zum Buchsenabschnitt) 30 Transition area (contact blade to socket section)
40 Dichtung 40 seal
50 Überfeder 50 oversprings
60 zylinderförmiger Aufnahmeraum Steckkontaktpin 60 cylindrical receiving space plug contact pin
61 Eintrittsöffnung 61 entrance opening
RR Rillungsradius RR Grooving radius
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24732271 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |