DE102005032462A1 - Socket contact for the production of an electrical plug connection, consisting of a bi-metal - Google Patents

Socket contact for the production of an electrical plug connection, consisting of a bi-metal Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Buchsenkontakt, der aus einem Anschlussteil (7) und einem Kontaktteil (8) besteht. Der Kontaktteil (8) ist mittels einer federartig und klammerartig ausgebildeten Kontaktlamelle (10) ausgebildet. DOLLAR A Aufgrund erhöhter Stromzuführung entsteht innerhalb des Buchsenkontakts (6) eine Erwärmung, die möglicherweise zur Relaxation der federartig ausgebildeten Kontaktlamellen (10) führen kann, so dass eine Kontaktierung des Gegenkontakts (5) nicht mehr gewährleistet ist. Dem wird erfindungsgemäß derart entgegengetreten, dass die Kontaktlamellen (10) mittels eines Bi-Metalls ausgebildet sind, wobei die Kontaktlamellen (10) derart ausgelegt sind, dass bei einer Erwärmung im Kontaktierungsbereich die Kontaktnormalkraft F erhöht wird.The invention relates to a socket contact which consists of a connection part (7) and a contact part (8). The contact part (8) is formed by means of a spring-like and clip-like contact blade (10). DOLLAR A Due to the increased power supply, heating occurs within the socket contact (6), which can possibly lead to the relaxation of the spring-like contact blades (10), so that contacting the mating contact (5) is no longer guaranteed. This is countered according to the invention in such a way that the contact lamellas (10) are formed by means of a bi-metal, the contact lamellas (10) being designed in such a way that the normal contact force F is increased when the contact area is heated.

Description

Die Erfindung betrifft einen Buchsenkontakt zur Herstellung einer elektrischen Steckverbindung mit einem Gegenkontakt, bestehend aus

  • – einem Anschlussteil zur Aufnahme eines elektrischen Leiters und
  • – einem Kontaktteil, der mit dem Anschlussteil verbunden ist und feder- und klammerartig ausgebildete Kontaktlamellen umfasst, wobei die Kontaktlamellen Kontaktkuppen umfassen, die mit einer Kontaktnormalkraft ein in den Buchsenkontakt eingeführten Gegenkontakt, beispielsweise ein Kontaktpin oder ein Kontaktmesser, umgreifen.
The invention relates to a socket contact for producing an electrical plug connection with a mating contact, consisting of
  • - A connection part for receiving an electrical conductor and
  • - A contact part which is connected to the connector part and comprises spring and clamp-like trained contact blades, wherein the contact blades comprise contact blades which engage with a contact normal force introduced into the socket contact counter contact, such as a contact pin or a contact blade.

Buchsenkontakte sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. Sie werden als einteilige oder mehrteilige Buchsenkontakte ausgebildet und weisen in der Regel Kontaktlamellen auf, die einen Kontaktpartner, z. B. in Ausführung eines Kontaktpins oder eines Kontaktmessers, kontaktieren und zumindest teilweise umfassen. Die bekannten Buchsenkontakte weisen ein Anschlussteil auf, an das ein elektrischer Leiter anschlagbar ist. Ferner weist der Buchsenkontakt ein Kontaktteil auf, das unmittelbar an das Anschlussteil anschließt und in Regel aus klammerartig und federartig ausgebildeten Kontaktlamellen besteht. Die Kontaktlamellen sind vorgespannt und zur Kontaktierung des Kontaktpartners vorgesehen. Die von den Kontaktlamellen erzeugten Kontaktnormalkräfte werden in dem Herstellungsprozess über Stanz- und Biegeprozesse hergestellt. Die Kontaktnormalkraft ist zur funktionalen Kontaktierung des Kontaktpartners notwendig.female contacts are in diverse versions known. They are available as one-piece or multi-part socket contacts trained and generally have contact blades, the one Contact partner, eg B. in execution a contact pin or a contact blade, contact and at least partially include. The known socket contacts have a connection part on, to which an electrical conductor is abuttable. Further points the socket contact on a contact part, directly to the connection part followed and usually from clip-like and spring-like trained contact blades consists. The contact blades are preloaded and for contacting provided by the contact partner. The generated by the contact blades Contact normal forces are used in the manufacturing process via punching and bending processes produced. The contact normal force is for functional contacting of the contact partner necessary.

Nachteile des Standes der TechnikDisadvantages of the state of the technique

Derart bekannte Buchsenkontakte mit federnden Kontaktlammellen sind nicht in der Lage, regelnd insbesondere progressiv auf eine Erwärmung des Buchsenkontakts zu reagieren, wie sie z. B. in Folge eines verschleißbedingten Anstiegs eines so genannten Engewiderstands im Kontaktpunkt und der damit verbundenen Widerstandserwärmung auftreten kann. Die Kontaktnormalkräfte stellen in der Regel einen Kompromiss dar zwischen der Forderung nach ausreichend hohen Kontaktnormalkräften, die die Kontaktkuppen in die Lage versetzen, z. B. Fremdschichten auf den Kontaktierflächen der Kontaktpartner sicher zu durchdrücken und der Forderung nach möglichst geringen Steckkräften, die sich im wesentlichen aus den Reibkräften zwischen den Kontaktpartnern ergeben. Infolge der Relaxation der Konstruktionsmaterialien nehmen die anfänglichen Kontaktnormalkräfte während der Lebensdauer des Buchsenkontaktes ab. Belastungsbedingter Reibverschleiß im Kontaktpunkt kann dazu führen, dass der Engewiderstand und damit die Widerstandserwärmung im Kontaktpunkt in einem starken Maße zunimmt, insbesondere wenn die Kontaktnormalkraft relaxationsbedingt zurückgeht. In Folge dessen steigt die Wahrscheinlichkeit eines thermisch induzierten Verschleißes des Kontaktbereichs und damit das Risiko zur Unterbrechung gegen Lebensdauerende stark an, zumal es sich bei diesem Vorgang um einen sich selbst verstärkenden Effekt handelt.so known socket contacts with resilient contact slaves are not able to regulate in particular progressively on a warming of the Contact socket contact as they z. B. as a result of a wear-related Rise of a so-called Engewiderstands in the contact point and the associated resistance heating can occur. The contact normal forces usually provide one Compromise between the demand for sufficiently high normal contact forces, the enable the contact crests, z. B. foreign layers the contact surfaces the contact partner to push through and the demand for preferably low insertion forces, which essentially consists of the frictional forces between the contact partners result. As a result of relaxation of construction materials take the initial contact normal forces during the Lifetime of the socket contact from. Stress-related fretting wear at the point of contact can lead to, that the close resistance and thus the resistance heating in the Contact point increases to a great extent, especially if the contact normal force decreases due to relaxation. As a result, rises the probability of thermally induced wear of the Contact area and thus the risk of interruption at end of life strong, especially since this process is a self reinforcing Effect acts.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine technische Lösung für bestehende Buchsenkontakte zu schaffen, die es erlaubt, auf eine Widerstandserwärmung zu reagieren.The The object of the invention is to provide a technical solution for existing To provide socket contacts, which allows to a resistance heating react.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Der Kerngedanke der Lösung der Aufgabe besteht darin, den Buchsenkontakt derart auszugestalten, dass zumindest der Bereich der Kontaktkuppen aus einem Bi-Metall besteht. Dieser mit Bi-Metall ausgestaltete Bereich verändert seine Form aufgrund bestehender Wärme. Dadurch wird erzielt, dass die Kontaktnormalkraft zumindest konstant bleibt oder sogar ansteigt.Of the Core idea of the solution the task is to design the socket contact in such a way in that at least the region of the contact tips is made of a bi-metal consists. This bimetallic area is changing its Shape due to existing heat. This ensures that the contact normal force remains at least constant or even rises.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht darin, dass die erforderliche Kontaktnormalkraft zum Umgreifen des eingesteckten Gegenkontakts auch bei erhöhter Stromzuführung konstant bleibt oder sogar verstärkt wird. Dadurch ist gewährleistet, dass auch bei einem ansteigenden Stromfluss die Funktion eines Buchsenkontakts und eines in den Buchsenkontakt eingeführten Gegenkontakts erhalten bleibt.one the main advantages of the invention is that the required contact normal force for grasping the inserted Gegenkontakts even at elevated power supply remains constant or even reinforced becomes. This ensures that that even with an increasing current flow, the function of a socket contact and a contact inserted in the socket contact remains.

Die Herstellung eines solchen erfindungsgemäßen Buchsenkontakts sieht vor, dass zumindest der Bereich, der mit dem Gegenkontakt kontaktiert, mit einem Bi-Metall versehen ist. Vorzugsweise ist auch die vollständige Kontaktlamelle mit einem Bi-Metallmaterial versehen, wobei die zum Kontaktbereich hinweisende Seite der Kontaktkuppen mit einer Kupferlegierung ausgestattet ist und die weitere Schicht des Bi-Metalls mit Stahl versehen ist.The Production of such a socket contact according to the invention provides that at least the area which contacts the mating contact with a bi-metal is provided. Preferably, the complete contact blade is also provided with a bi-metal material, wherein the contact area indicative side of the contact tips equipped with a copper alloy is and the further layer of bi-metal is provided with steel.

Vorzugsweise wird die Kontaktlamelle aus einem Stanz-Biegeteil hergestellt. Nach Herstellung des Stanzteils werden durch unterschiedliche Biegeprozesse und zusätzliche Verarbeitungsprozesse wie beispielsweise eine Anprägung der Kontaktkuppen, unterschiedliche Schritte unternommen, bis die entsprechenden Kontaktlamellen entstehen. Durch leichte Biegung des Materials kann eine Vorspannung an den Kontaktlamellen erzielt werden, so dass bereits eine definierte Kontaktnormalkraft vorhanden ist.Preferably, the contact blade is made from a stamped and bent part. After production of the stamped part, different steps are taken by different bending processes and additional processing processes, such as embossing of the contact tips, until the corresponding contact blades are formed. By slight bending of the material, a bias can be achieved at the contact blades, so that already a defined contact normal force is present.

Durch ein Einrollen der freien Enden der Kontaktlamellen und die Ausformung der Kontaktkuppe insbesondere im eingerollten Bereich kann auf diese Weise auch eine gute elektrische Leitfähigkeit der Kupferbasislegierung direkt genutzt werden und der Über gangswiderstand im Kontaktpunkt mit dem Gegenstecker sehr gering gehalten werden.By a curling of the free ends of the contact blades and the shaping the contact tip especially in the rolled-up area can on this Also, good electrical conductivity of the copper base alloy be used directly and the contact resistance be kept very low in the contact point with the mating connector.

Durch die Realisierung einer Kontaktlamellenkonstruktion unter Ausnutzung des Bi-Metalleffekts ist es erstmals möglich, dass die Kontaktlamellen einer Widerstandserhöhung und der damit unter Strombelastung einhergehenden Widerstandserwärmung aktiv entgegentreten, indem die Kontaktnormalkräfte unter Einfluss der Erwärmung konstant gehalten werden oder sogar verstärkt werden und so der so genannte Engewiderstand reduziert wird, wodurch wiederum der Widerstandserwärmung entgegengewirkt wird. Das Risiko eines thermisch induzierten Verschleißes des Kontaktbereichs wird hierdurch deutlich reduziert.By the realization of a contact lamella construction under utilization of the bi-metal effect, it is possible for the first time that the contact blades a resistance increase and the resistance heating associated therewith under current load active counteract by the contact normal forces under the influence of heating constant be held or even strengthened and so the so-called Engewiderstand is reduced, thereby again the resistance heating counteracted. The risk of thermally induced wear of the Contact area is thereby significantly reduced.

Da die erfindungsgemäßen Bi-Metallkontaktlamellen sehr schnell auf Widerstandserhöhungen reagieren, können die Steckkräfte bei Erstreckung darüber hinaus durch Zurücknahme der Kontaktlamellenvorspannung reduziert werden. Auch auf große Stromstärken reagiert der Buchsenkontakt aktiv durch Erhöhung der Kontaktnormalkräfte und damit durch Reduktion von Engewiderständen, was wieder zur Reduktion der Kontakterwärmung und der Verlustleistung des elektrischen Gesamtsystems beiträgt.There the bi-metal contact lamellae according to the invention react very quickly to resistance increases, can the insertion forces at extension above out by withdrawal the contact lamella bias can be reduced. Also reacts to high currents the socket contact active by increasing the contact normal forces and thus by reduction of resistance, which again for reduction the contact heating and the power loss of the overall electrical system contributes.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Ansprüchen hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the following description, the drawing and the claims out.

Zeichnungendrawings

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Seitenansicht auf einen Buchsenkontakt, angeordnet in einer Kontaktkammer eines Steckers, im nichtgesteckten Zustand (Gegenkontakt in vorbereitender Position); 1 a schematic side view of a socket contact, arranged in a contact chamber of a plug, in the unplugged state (mating contact in preparatory position);

2 eine schematische Seitenansicht auf einen Buchsenkontakt, angeordnet in einer Kontaktkammer eines Steckers, im gesteckten Zustand mit einem Gegenkontakt; 2 a schematic side view of a socket contact, arranged in a contact chamber of a plug, in the inserted state with a mating contact;

3A–E eine schematische Darstellung des Herstellungsprozesses des erfindungsgemäßen Buchsenkontakts in einzelnen Schrittphasen teilweise auch Darstellung der Rückseite; 3A -E is a schematic representation of the manufacturing process of the socket contact according to the invention in individual step phases partially also representation of the back;

4A–C eine schematische Darstellung des Stromflusses und der damit erfolgten Erwärmung sowie Wirkung des Bi-Metalls zur Erhöhung der Kontaktnormalkraft. 4A -C a schematic representation of the current flow and the resulting heating and effect of the bi-metal to increase the contact normal force.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Buchsenkontakt 1 dargestellt. Der Buchsenkontakt 1 ist in einer Kontaktkammer 2 eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Steckers 3 angeordnet. Die Kontaktkammer 2 weist eine Kontaktöffnung 4 auf, in die ein Gegenkontakt 5 in Pfeilrichtung 6 einführbar ist und bereit ist, mit dem Buchsenkontakt 1 innerhalb der Kontaktkammer 2 zu kontaktieren.In 1 schematically is a socket contact according to the invention 1 shown. The socket contact 1 is in a contact chamber 2 a connector not shown in the drawing 3 arranged. The contact chamber 2 has a contact opening 4 in which a mating contact 5 in the direction of the arrow 6 is insertable and ready with the socket contact 1 within the contact chamber 2 to contact.

Der Buchsenkontakt 1 selbst besteht aus einem Anschlussteil 7 und einem Kontaktteil 8. An dem Anschlussteil 7 ist eine elektrische Leitung 9 angeschlagen. Der Kontaktteil 8 ist elektrisch mit dem Anschlussteil 7 verbunden und dient zur Aufnahme des Gegenkontakts 5. Das Kontaktteil 8 selbst ist derart ausgestaltet, dass hierfür federartig und klammerartig ausgebildete Kontaktlamellen 10 vorgesehen sind, wobei bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Kontaktlamellen 10 dargestellt sind, die einander gegenüber liegen und die derart federbelastet sind, dass die freien Enden 11 der Kontaktlamellen 10 sich klammerartig berühren. Die freien Enden 11 sind derart ausgebildet, dass diese in den Kontaktierungsbereich hineingebogen sind und so an ihrem freien Ende jeweils Rundungen 13 ausbilden, so dass sich unter anderem der Buchsenkontakt 1 einfach in die Kontaktkammer 2 einführen lässt.The socket contact 1 itself consists of a connection part 7 and a contact part 8th , At the connection part 7 is an electrical line 9 struck. The contact part 8th is electrical with the connection part 7 connected and serves to receive the mating contact 5 , The contact part 8th itself is designed such that this spring-like and clamp-like trained contact blades 10 are provided, wherein in the embodiment shown here are two contact blades 10 are shown, which are opposite to each other and which are spring-loaded such that the free ends 11 the contact blades 10 touching each other like a clamp. The free ends 11 are formed such that they are bent into the contacting area and thus at their free end in each case curves 13 train, so that, among other things, the socket contact 1 just in the contact chamber 2 can be introduced.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktlamellen 10 vollständig aus Bi-Metall ausgeführt, wobei als erste äußere Metallschicht 15 eine Kupferbasismateriallegierung vorgesehen ist und als innere Metallschicht 16 Stahl vorgesehen ist. Durch das Einrollen der freien Enden 11 der Kontaktlamellen 10 gelangt das Kupferbasismaterial (äußere Metallschicht 15) in dem Bereich der Kontaktierungskuppen 17 in Kontakt mit dem eingeführten Gegenkontakt 5.In the embodiment shown here are the contact blades 10 made entirely of bi-metal, being the first outer metal layer 15 a copper base material alloy is provided and as an inner metal layer 16 Steel is provided. By rolling in the free ends 11 the contact blades 10 passes the copper base material (outer metal layer 15 ) in the region of the Kontaktierungskuppen 17 in contact with the introduced mating contact 5 ,

In 2 ist der in 1 dargestellte Buchsenkontakt 1 mit dem Gegenkontakt 5 kontaktiert. Die Kontaktierungskuppen 17 kon taktieren mit der Oberfläche 18 des Gegenkontakts 5. Somit ist auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen dem Gegenkontakt 5 und dem Buchsenkontakt 1 hergestellt.In 2 is the in 1 illustrated socket contact 1 with the mating contact 5 contacted. The Kontaktierungskuppen 17 con tact with the surface 18 of the mating contact 5 , Thus, in this way an electrical connection between the mating contact 5 and the socket contact 1 produced.

In 3A–E ist die Herstellung eines solchen Buchsenkontakts 1 dargestellt. Er besteht im ersten Bearbeitungsabschnitt aus einem Stanzteil gemäß 3A. Das Stanzteil weist einen Anschlussbereich 7 sowie einen Kontaktierungsbereich 8 auf. Nachdem die freien Enden 11 der Kontaktlamellen 10 angeprägt wurden (3B) und so sich Kontaktpunkte bilden, werden diese entsprechend eingerollt. Zusätzlich werden die freien Enden 11 eingerollt, so dass durch Abwicklung der einzelnen Arbeitsschritte das Produkt gemäß 3E entsteht.In 3A -E is the production of such a socket contact 1 shown. It consists in the first processing section of a stamped part according to 3A , The stamped part has a connection area 7 as well as a contacting area 8th on. After the free ends 11 the contact blades 10 were stamped ( 3B ) and so contact points are formed, they are rolled up accordingly. In addition, the free ends 11 rolled up, so that by processing the individual steps, the product according to 3E arises.

In 4A ist der erfindungswesentliche Kerngedanke dargestellt. Unmittelbar nach dem Kontaktieren wirkt eine Kontaktnormalkraft F auf den Gegenkontakt 5. Die Kontaktnormalkraft F wird durch die federartige und klammerartige Ausbildung der Kontaktlamellen 10 gebildet. Wird die Steckverbindung mit Strom beauftragt, so fließt der Strom gemäß den Pfeilen S entlang des Gegenkontakts 5 sowie des Buchsenkontakts 1 (4B). Wird der Strom verstärkt, so würde an sich der Leiter und damit die Kontaktlamellen 10 sich erwärmen, was wiederum mit sich führen würde, dass die durch Vorspannung vorgegebene Kontaktnormalkraft F sich verringert. Dadurch würde die Kontaktierung gegenüber dem Gegenkontakt 5 verringert oder sogar verloren gehen.In 4A the core idea essential to the invention is shown. Immediately after contacting a contact normal force F acts on the mating contact 5 , The contact normal force F is due to the spring-like and bracket-like design of the contact blades 10 educated. If the connector is commissioned with power, then the current flows according to the arrows S along the mating contact 5 and the socket contact 1 ( 4B ). If the current is amplified, so would be the head and thus the contact blades 10 heat up, which in turn would cause the bias normalized contact force F to decrease. This would make the contact with respect to the mating contact 5 reduced or even lost.

Aufgrund dessen, das zumindest der Bereich der Kontaktkuppen 17 bei dem vorliegenden Beispiel die gesamten Kontaktlamellen 10 mit Bi-Metall versehen sind, erwärmt sich wiederum der Kontak tierungsbereich (Bereich der Kontaktkuppen) aufgrund der erhöhten Stromzuführung. Die Materialauswahl ist jedoch derart ausgelegt, dass durch die Erwärmung des Buchsenkontakts 1 die Kontaktnormalkraft F erhöht wird, so dass zumindest die gleiche oder eine höhere Kraft auf den Gegenkontakt 5 wirkt (4C).Because of that, at least the area of the contact crests 17 in the present example, the entire contact blades 10 are provided with bi-metal, heated in turn the Kontak tierungsbereich (range of contact points) due to the increased power supply. However, the material selection is designed such that by heating the socket contact 1 the contact normal force F is increased, so that at least the same or a higher force on the mating contact 5 works ( 4C ).

Durch die Anwendung des Bi-Metalls ist eine Konstruktion geschaffen worden, mittels der auf einfache Art und Weise eine Konstanz der Kontaktnormalkraft auch bei erhöhtem Stromfluss gewährleistet ist.By the application of bi-metal has been created a construction by means of the simple way a constancy of the contact normal force even at elevated Current flow is ensured.

Claims (5)

Buchsenkontakt zur Herstellung einer elektrischen Steckverbindung mit einem Gegenkontakt, bestehend aus – einem Anschlussteil zur Aufnahme eines elektrischen Leiters und – einem Kontaktteil, das mit dem Anschlussteil verbunden ist und feder- und klammerartig ausgebildet ist und Kontaktlamellen umfasst, wobei die Kontaktlamellen Kontaktkuppen umfassen, die mit einer Kontaktnormalkraft den in den Buchsenkontakt eingeführten Gegenstecker umgreifen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Kontaktkuppen (17) aus Bi-Metall bestehen, wobei das Material des Bi-Metalls derart ausgewählt ist, dass bei einer Erwärmung des Buchsenkontakts (1) die Kontaktnormalkraft F zumindest konstant bleibt oder steigt.Socket contact for the production of an electrical plug connection with a mating contact, consisting of - a connection part for receiving an electrical conductor and - a contact part which is connected to the connection part and spring-and-clamp-like and contact lamellae comprises, wherein the contact lamellae comprise Kontaktkuppen, with a contact normal force engage around the inserted into the socket contact mating connector, characterized in that at least the contact crests ( 17 ) are made of bi-metal, wherein the material of the bi-metal is selected such that upon heating of the socket contact ( 1 ) the contact normal force F remains at least constant or increases. Buchsenkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlamellen (10) aus Bi-Metall hergestellt sind.Socket contact according to claim 1, characterized in that the contact blades ( 10 ) are made of bi-metal. Buchsenkontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metall des Bi-Metalls Federstahl ist.Socket contact according to Claim 1 or 2, characterized a metal of the bi-metal is spring steel. Buchsenkontakt nach den vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bi-Metall aus einer Kupferbasislegierung besteht.Socket contact according to the preceding claims, characterized characterized in that a bi-metal of a copper-based alloy consists. Buchsenkontakt nach den vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Buchsenkontakt ein Stanz-Biegeteil ist.Socket contact according to the preceding claims, characterized in that the socket contact is a stamped and bent part.
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