DE102021003410A1

DE102021003410A1 - Elektrische Steckverbindung

Info

Publication number: DE102021003410A1
Application number: DE102021003410.4A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-03
Filing date: 2021-07-03
Publication date: 2023-01-05

Abstract

Die Erfindung ist eine Steckverbindung mit einer Kontaktbuchse (1) und einem Kontaktstift (2) mit einem Ring (3), die alle aus dem gleichen Kupfer hergestellt werden. Dadurch wird ab einer Schließkraft von > 10 N ein Kontaktwiderstand von < 0,03 mOhm erreicht. Durch die Schulter (2a) entsteht eine dritte Kontaktlinie, die die Steckverbindung wesentlich elektrisch verbessert. Durch die Bundschulter (2a) entsteht eine dritte Kontaktlinie. Die Steckverbindung ist skalierbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für die Übertragung von insbesondere hohen Strömen ist der Kontaktwiderstand von maßgebender Bedeutung. Die Schnittstellen für die Verbindung von Stromquellenüber Leitungen hin zum Verbraucher werden meist über lösbare Verbindungen hergestellt. Es ist ein möglichst niedriger Übergangswiderstand notwendig, um an diesen Verbindungen wenig Energie zu verbrauchen. Ferner ist für ein wiederholtes Verbinden und Lösen der Trennstellen die Beschädigung der Kontaktflächen eine Ursache für einen undefinierten Kontaktwiderstand. Federnde Kontakte haben dann noch den Nachteil, dass durch Erwärmung der Kontaktstelle die Federkraft negativ beeinflusst wird und die Kontaktanpresskraft nachlässt. Somit unterliegen diese elektrischen Verbindungen entgegenwirkenden Eigenschaften und Ursachen, wie z. B. einer hohen Federkraft die beim Zusammenstecken dann die Kontaktfläche beschädigen.
In der DE 102013018065A1 ist eine Verbindungstechnik beschrieben, die einen Kontaktstift steckkraftlos durch eine Federkombination in eine Kontaktbuchse fügen lässt. Eine elektrische Verbindung entsteht erst dann, wenn eine Druckfeder durch axiale Krafteinwirkung und ein damit verbundenes Zusammendrücken der Druckfeder eine Kontaktfeder oder einzelne Kontaktfederringe aufspreizt. Damit wird deren Außendurchmesser vergrößert und eine Berührung der Kontaktfeder zur Innenwand der Kontaktbuchse hergestellt. Somit entsteht über die Berührungslinien der Kontaktfeder nach außen und einer zweiten Berührungslinie nach innen zum Kontaktstift eine berührende Verbindung vom Kontaktstift zur Kontaktbuchse. Diese mehrstufige Kontaktierung zur elektrischen Stromübertragung steht in Abhängigkeit der Maßgenauigkeit von Kontaktfeder und Druckfeder und im Besonderen der gratfreien Federenden, die eine umlaufende Linienberührung verhindern können. Die Vormontage der Druckfeder mit der Kontaktfeder ist für eine Großserienfertigung machbar.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steckverbindung schaffen, bei der die eingangs beschriebenen Nachteile behoben sind und ein möglichst niedriger Übergangswiderstand erreicht wird. Ebenso soll die Herstellbarkeit einfach, bei bescheidener Genauigkeit und Präzision möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

1 einen Längsschnitt durch Kontaktstift im gesteckten Zustand.

In 1 ist ein elektrischer Kontaktring 3 gezeigt, der als ein Kupfer- oder versilberter Ring hergestellt wird und auf einem Kontaktstift 2 montiert ist. Der Kontaktstift 2 weist eine Nut x auf, in welcher der Ring 3 liegt. Man kann diesen Kontakt nach der DE 10 2017 007 091.1 herstellen.
Die Funktionen von Buchse, Ring oder Stift und das jeweilige Gegenstück können in drei Teile, nämlich der Buchse 1, dem Ring 3 und dem Stift 2, aufgeteilt werden, die sowohl gemeinsam als auch unabhängig voneinander funktionieren.
Die Kontaktbuchse wird dadurch wesentlich einfacher in der Herstellung und kann aus jedem leitenden, vorzugsweise verformbaren Werkstoff, wie Kupfer, Aluminium, Messing u. a. hergestellt werden, da keine federnde Funktion nötig ist.
Der Kontakt besteht aus einem versilberten Ring 3 und wird vom Kontaktstift 2 in die Buchse 1 gedrückt, wie 1 zeigt.
Der Druck von 15 N oder höher kann durch die Abmessungen des Ringdrahtes beliebig dimensioniert werden. Das Ringmaterial kann Kupfer versilbert, oder ein anderes elektrisch leitfähiges Material sein. Mit Kupferstift/Buchse und versilbertem Ring wird eine elektrische Leitfähigkeit von K (Kappa) = 58 erreicht, was für Steckverbinder technisch einmalig ist.
Die axiale Bewegung des Kontaktstiftes 2 kann durch die konische Steigung 5 von 20 ° in der Kontaktbuchse 1 dimensioniert werden. Dadurch wird die Kraft am Ring optimal verdreifacht.
Dieser Weg ergibt eine einstellbare Druckkraft von 10 - 25 N, die ausreicht, den optimalen Kontaktwiderstand von weniger als 0,03 mOhm zu erreichen.
Die Erfindung beschreibt die Technik, wie der Ringkontakt 3 montiert werden kann um eine hohe Kontaktkraft und dadurch ein niedrigen Kontaktwiderstand zu erreichen.
Der Kontaktstift 2 mit dem Ringkontakt 3 wird in eine Kontaktbuchse 1 ohne Steckkraft eingesteckt. Die Kontaktkraft entsteht durch das Verriegeln der Steckverbindung, wie 1 zeigt.
Diese drei Teile, Kontaktstift 2, Kontaktbuchse 1 und Ring 3 können Kupfer blank, versilbert, oder anderen Materialien sein wodurch die elektrische Leitfähigkeit optimiert wird.
Der Ringkontakt 3 wird auf dem Kontaktstift 2 montiert, oder kann auch in der Kontaktbuchse 1 montiert sein.
Der Kontaktstift 2 und die Kontaktbuchse 1 können mit Lötanschluss, Crimpanschluss, oder anderen Anschlusstechniken an Kabel angeschlossen werden.
Da die Steck- und Ziehkräfte nahe Null sind, können hochpolige Steckverbinder, hergestellt werden, deren Polzahl nur durch die aufzubringende Schließkraft des Steckverbinders begrenzt wird. Dadurch entsteht ein Kontakt zwischen allen drei Teilen 1 zu 3 und 3 zu 2.
Der wichtigste Vorteil gegenüber heutigen Kontakten mit Schlitzbuchsen, mit Reibung ist der Ring 3. Wird dieser exakt geführt, kann dadurch ein geringer Steckweg von weniger als 0,2 mm erreicht werden.
Alle drei Teile, Kontaktstift 2, Kontaktbuchse 1 und Ring 3 haben eine elektrische Funktion und sind deshalb aus gut leitendem Material hergestellt.
Der Kontaktstift 2 hat eine Nut, die den Ring 3 verliersicher macht und den Ring in die Kontaktbuchse 1 und den Konus 9 schiebt. Der Konus 9 hat 20 °. Der Kontaktstift 2 hat einen Bund X, der durch den Ring 3 axial kontaktiert wird und dadurch eine dritte, weitere Kontaktlinie bildet, die die Kontaktflächen an Kontaktstift 2 und Kontaktbuchse 3 nahezu gleich groß macht.
Der Federweg ist exakt zu dimensionieren, wodurch auch die Federkraft und der Kontaktwiderstand exakt einstellbar werden. Das Kontaktsystem ist mit sehr geringer innerer Reibung und sehr kleinen Wegen herstellbar.
Bei Kontakten mit einem Stiftdurchmesser von > 10 mm und einem Federdrahtdurchmesser von > 1 mm kann der Weg des Rings 3 radial erhöht werden. Der Weg des Rings bestimmt auch den Verschlussweg des Bojonett- oder anderer Verschlüsse.
Das Kontaktsystem ist skalierbar.
Bezugszeichenliste

1: Kontaktbuchse
2: Kontaktstift
2 a: Bundschulter am Kontaktstift (Planfläche)
3: Kontaktring
3 a: Berührungslinie von Ring 3 zur Nut 7
3 b: Berührungslinie von Ring 3 zur Kontaktbuchse 1
3 c: Berührungslinie von Ring 3 zur Schulter 2 a am Kontaktstift
4: Führungsabschnitt Kontaktstift 2 zur Kontaktbuchse 1
5: Konus in der Kontaktbuchse 1
6: Führungsabschnitt 2 Kontaktstift zur Kontaktbuchse
7: Nut zur Verliersicherung des Rings 3 auf dem Kontaktstift 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013018065 A1 [0003]
DE 102017 [0008]

Claims

Elektrische Steckverbindung mit einer Kontaktbuchse (1) und einem Kontaktstift (2) dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (2) einen Ring (3) und eine Schulter (2a) aufweist. Der Ring (3) liegt in einer Nut (7) verliersicher. Durch die Bundschulter (2a) entsteht eine dritte Kontaktlinie und die drei Teile (1, 2, 3) bestehen aus dem gleichen Material, z. B. Kupfer.
Steckverbindung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkräfte durch die Steigung des Konus (5) in der Kontaktbuchse (1) dosierbar sind.
Steckverbindung nach Anspruch 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (3) und die Kontaktbuchse (1) über den Kontaktstift elektrisch verbunden werden.
Steckverbindung nach Anspruch 1. bis 3. dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte mit dem Gehäuse verriegelbar sind.
Steckverbindung nach Anspruch 1. bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass die Wege beim Stecken, Ziehen und Kontaktieren durch die Steigung des Konus (5) der Kontaktbuchse (1) und den Bund (2) des Kontaktstiftes (2) dimensioniert werden.
Steckverbindung nach Anspruch 1. bis 5. dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (1) und der Stift (2) aus Kupfer und der Kontaktring (3) aus 5 um versilbertem Kupfer bestehen, was den elektrischen Leitwert K < 58 ergibt.