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Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung für eine elektrische Verbindung, insbesondere für eine Gleichstromverbindung, mit einem ersten Steckkontakt, der wenigstens eine Kontaktfläche ausbildet und mit einem zweiten Steckkontakt, der wenigstens eine Gegenkontaktfläche ausbildet, wobei die Steckkontakte durch eine Auflage von Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche zusammen eine Steckverbindung eingehen.
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Die Steckverbindungen gattungsgemäßer Art sind aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik hinreichend und in vielfältiger Form bekannt.
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Solche Steckverbindungen dienen dazu, zwei elektrische Bauteile miteinander zu verbinden und elektrisch miteinander zu koppeln. So ist es bekannt, zwei Kabelstränge über Steckverbinder miteinander zu koppeln. Auch werden über Steckverbinder Anschlusskabel auf Platinen festgelegt. Im Übrigen existieren Steckverbindungen in der Beleuchtungstechnik, um eine elektrische Verbindung zwischen Lampensockel und Lampenfassung herzustellen.
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Mit gattungsgemäßen Steckverbindungen lassen sich sowohl Verbindungen in Wechselstromnetzen wie auch in Gleichstromnetzen herstellen. Dabei werden an die aneinander anliegenden Kontaktflächen der Steckkontakte von Steckverbindern grundsätzlich hohe Anforderungen an die Vergütung gestellt, um die Übergangswiderstände möglichst gering zu halten. Je höher die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktflächen, desto geringer sind die Übergangswiderstände, so dass man je nach Anforderung höhere Ströme übertragen oder entsprechend kleinere Steckkontakte nutzen kann.
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Insofern ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Kontaktflächen hochwertig zu vergüten.
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Um die Oberflächengüte sicherzustellen, sind in der Regel Relativbewegungen der Steckkontakte der Steckverbindung zu verhindern, da anderenfalls die Oberfläche durch Reibkorrosion Schaden nimmt. Dies ist insbesondere bei der Nutzung von Gleichstrom zu beachten, da bei solchen Verbindungen Störlichtbögen entstehen können, die starke Oxidationsreaktionen hervorrufen, so dass die Oberflächen punktuell quasi verbrennen. Dies senkt die elektrische Leitfähigkeit in diesen Bereichen erheblich, erhöht im Gegenzug die Übergangswiderstände und begünstigt zusätzlich die Entstehung von Störlichtbögen und vermehrter Korrosion.
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Es existieren jedoch Anwendungsgebiete, in denen die Relativbewegungen der Steckkontakte von Steckverbindern sich nur mit großem Aufwand oder systembedingt überhaupt nicht in ausreichenden Grenzen halten lassen. Hier ist einerseits beispielhaft die Automobiltechnik zu nennen, bei welchen die Fahrzeugvibrationen in die Steckverbindungen hohe Impulskräfte einleiten, die nur schwer und mit großem Aufwand abzufangen sind.
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Im Bereich der Beleuchtungstechnik existieren sogenannte push-in / pushout-Verbindungen, bei welchen die elektrische Steckverbindung mit der mechanischen Festlegung einhergeht. Hier wird durch das Ineinandersetzen der Steckverbinder über einen federbelasteten Regelmechanismus durch das Einsetzen in die mechanische Halterung hergestellt und durch eine erneute Bewegung in Einsetzrichtung der federbelastete Riegelmechanismus gelöst und der eingesetzte Teil ausgeworfen.
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Solche push-in/push-out-Lösungen werden beispielsweise in der LED-Technik zusammen mit Sockel- und Fassungsgestaltungen genutzt. Beschrieben ist dies beispielsweise in der
EP 2 896 880 A1 der Anmelderin.
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Je nach System, insbesondere bei zweiseitig gesockelten Lampen, führen Materialtoleranzen und das Ausdehnungsverhalten der Materialien unter Temperatureinwirkung häufig zu nur schwer beherrschbaren Bewegungsverhältnissen in der Steckverbindung.
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Aus der
EP 0 921 597 B1 ist ein Steckverbinder bekannt, der aus zwei einen Steckspalt zwischen sich bildenden Kontaktarmen besteht. Die Kontaktarme weisen Kontaktkuppen auf, die durch Einprägung des Kontaktarmes gebildet sind. Der einzusteckende Steckstift ist kontaktkuppenlos gehalten. Eine vergleichbare Lösung zeigen
DE 10 2011 050 364 B4 und
DE 20 2021 106 720 U1 .
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steckverbindung für eine elektrische Verbindung zweier Bauteile miteinander zu schaffen, welche auch bei einer Relativbewegung der Steckkontakte dauerhaft eine ausreichend gute elektrische Leitfähigkeit der Steckverbindung gewährleistet. Vornehmlich geht es darum, eine Steckverbindung für eine push-in/pushout-Verbindung zu schaffen, insbesondere für ein Sockel-Fassungssystem.
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Aus dem gattungsfremden, ebenfalls druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik ist es bekannt, in elektrischen Schaltern die Schaltkontakte mit Kontaktnocken zu versehen, die aus einer speziellen Metalllegierung, insbesondere aus einer Silber-Nickel-Legierung hergestellt sind. Diese dienen dazu, um beim Aufeinandertreffen von Schaltkontakt und Gegenkontakt dem sogenannten Prellvorgang, einen dem Prellvorgang innewohnenden Verschleiß des Kontaktes zu ermöglichen und eine ausreichend hohe Lebensdauer des Schalters sicherzustellen. Diese Kontaktnocken werden entweder auf den Schaltkontakt aufgeschweißt oder aber dort eingenietet.
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Gelöst wird die Erfindung von einer Steckverbindung mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit dessen kennzeichnenden Merkmalen, wonach beide Steckkontakte auch bei anliegender elektrischer Spannung relativbeweglich ineinandergreifen, sodass die Kontaktflächen der Steckkontakte aufeinander abgleiten, die Kontaktfläche des ersten Steckkontaktes von einer auf dem ersten Steckkontakt in Form einer Materialauflage angeordneten Kontaktwarze gebildet ist, die Gegenkontaktfläche des zweiten Steckkontaktes von einer auf dem zweiten Steckkontakt in Form einer Materialauflage angeordneten Kontaktlinse gebildet ist, wobei die Kontaktwarze an der Kontaktlinse anliegt.
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Die erfindungsgemäße Steckverbindung löst die Erfindungsaufgabe durch einen der bisherigen Lehre aus dem Stand der Technik diametral entgegenstehenden neuen Ansatz. Statt Lösungen zu suchen, die geeignet sind, die Relativbewegung der Steckverbinder oder der Steckkontakte zueinander sicher zu vermeiden, lässt die Erfindung die Relativbewegung zu. Die Erfindung schafft durch eine Materialauflage in Form von Kontaktwarze und Kontaktlinse auf dem ersten bzw. zweitem Steckkontakt zunächst einer Kontaktvergütung vergleichbare Elemente, die den Übergangswiderstand zwischen den zwei Steckkontakten reduziert und die elektrische Leitfähigkeit stark verbessert.
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Darüber hinaus wird mit der Materialauflage eine Verschleißschicht geschaffen, die über die Lebensdauer der Steckverbindung hinweg auftretende Korrosionsvorgänge erlaubt.
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Dabei sind die Begriffe „Kontaktlinse“ und „Kontaktwarze“ in erster Linie zunächst als Materialauftrag auf dem ersten bzw. dem zweiten Steckverbinder mit einer Mindestdicke in Höhe wenigstens 0,5 Millimeter anzusehen. Erst in zweiter Linie sind die Begriffe „Kontaktlinse“ und „Kontaktwarze“ als Materialauftrag sphärischer Form auf dem jeweiligen Steckkontakt zu verstehen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, dass die die Kontaktwarze und die Kontaktlinse aus einem vom jeweiligen Steckkontakt abweichenden Material gefertigt und am jeweiligen Steckkontakt insbesondere formschlüssig festgelegt sind.
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Wie oben schon angeklungen, kann die Materialwahl von Kontaktwarze und Kontaktlinse dazu genutzt werden, im Sinne einer Vergütung im gegenseitigen Anlagebereich der Steckkontakte die Übergangswiderstände zu reduzieren und so die Leitfähigkeit der Steckverbindung wesentlich zu verbessern.
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Theoretisch ist es jedoch auch denkbar, die Kontaktwarze wie auch die Kontaktlinse materialeinheitlich mit den Steckkontakten auszuführen.
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In einer konkreten Ausführungsform kennzeichnet sich die Steckverbindung dadurch, dass der erste Steckkontakt als Stecker mit wenigstens einem Steckarm ausgebildet ist und der zweite Steckkontakt als Buchse mit zwei einen Steckspalt zwischen sich ausbildenden Kontaktarmen ausgebildet ist, und der wenigstens eine Steckarm zur Herstellung der elektrischen Verbindung im Steckspalt zwischen den Kontaktarmen angeordnet ist, und
der Steckarm zwei einander diametral gegenüberliegende Kontaktwarzen aufweist, die jeweils einem Kontaktarm der Buchse zugewandt sind.
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Durch die Ausführung der Steckverbindung mit einem Buchsenkontakt, welcher einen Steckarm aufnimmt, wird die Kontaktfläche vergrößert, im Falle einer entlang des Steckarms gespiegelten Ausführung verdoppelt. Hieraus ergibt sich bei gleicher Belastung ein entsprechend verminderter Verschleiß.
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Es ist vorgesehen, dass der Steckarm eine Durchbrechung aufweist, die zwei einander gegenüberliegende Einlassöffnungen aufweist und in welcher die Kontaktwarzen gehalten sind.
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Diese Ausführungsform ermöglicht eine mechanische Verankerung der Kontaktwarzen im Steckarm, was fertigungstechnisch bei diametral gegenüberliegenden Kontaktwarzen erhebliche Vorteile aufweist.
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Tatsächlich ist vorgesehen, dass die Kontaktwarzen einander gegenüberliegende Enden eines Kontaktgliedes sind, welches mit seinem die Kontaktwarzen verbindenden Hals in der Durchbrechung angeordnet ist.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Kontaktwarzen als Enden ein und desselben Kontaktgliedes ausgestaltet, sodass sich auf besonders einfache Weise zwei diametral gegenüberliegende Kontaktwarzen am Steckarm festlegen lassen.
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Vorgesehen ist ferner, dass der Durchmesser der Einlassöffnungen der Durchbrechung größer ist als ein die radiale Mittelebene der Durchbrechung durchtretender Durchtrittsabschnitt der Durchbrechung.
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Die Ausgestaltung der Durchbrechung mit einem verengten Durchtrittsabschnitt führt zu einem Hinterschnitt im Kontaktglied, insbesondere im Hals des Kontaktgliedes. Auch bei vollkommenem Verschleiß einer Kontaktwarze ist so ein Herauslösen des Kontaktgliedes aus der Durchbrechung sicher verhindert.
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Sodann ist vorgesehen, dass jede Einlassöffnung von einer Wand umgeben ist, welche parallel zur Mittelachse der Durchbrechung ausgerichtet ist, wobei sich an die Wand ein in Richtung einer Mittelachse der Durchbrechung vorspringender Bodenabschnitt anschließt.
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Dabei ist dann insbesondere vorgesehen, dass jede Kontaktwarze auf dem Ihr zugewandten Bodenabschnitt aufsitzt und der Hals des Kontaktgliedes im Durchtrittsabschnitt der Durchbrechung einsitzt.
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Auf diese Weise wird die Kontaktwarze bis zu einem gewissen Grad im Steckarm eingesenkt, so dass insbesondere bei einer sphärischen Kontaktwarzenoberfläche die in ihrer Stärke schwächeren Randbereiche der Kontaktwarze, insbesondere ihre Umfangskante, vor einem übermäßigen Verschleiß insbesondere beim Herstellen der Steckverbindung geschützt ist. Dies betrifft sowohl einen rein mechanischen Verschleiß bei einer stromlosen Herstellung der Steckverbindung, in sehr viel stärkeren Maße jedoch die Herstellung der Steckverbindung in bestromtem Zustand.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren nach Anspruch 9 zur Herstellung eines Steckkontaktes, mit einem Steckarm , der wenigstens eine Kontaktfläche ausbildet mit den kennzeichnenden Verfahrensschritten, wonach
- a) der Steckarm des Steckverbinders mit einer Durchbrechung versehen wird,
- b) ein Metallstück, insbesondere ein Metallstift in die Durchbrechung eingesetzt wird,
- c) das Metallstück mittels einer den Steckarm zwischen sich aufnehmenden Umformeinrichtung zu zwei sich diametral gegenüberliegenden Kontaktwarzen des Steckarmes umgeformt wird, wobei die Kontaktwarzen je eine Kontaktfläche bilden.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich insbesondere die einander im Steckarm diametral gegenüberliegenden Kontaktwarzen besonders vorteilhaft fertigen.
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Auch betrifft die Erfindung einen Steckkontakt mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 sowie dem auf diesen rückbezogenen Anspruch 11.
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Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis derselben ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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Es zeigen:
- 1 einen ersten Steckkontakt des erfindungsgemäßen Steckverbinders in perspektivischer Ansicht von oben,
- 2 der erste Steckkontakt gemäß 1 in perspektivischer Ansicht von unten,
- 3 der erste Steckkontakt gemäß 1 in Seitenansicht,
- 4 der erste Steckkontakt gemäß 1 in Ansicht von oben,
- 5 eine Schnittdarstellung des ersten Steckkontaktes gemäß Schnittlinie V - V in 4,
- 6 der zweite Steckkontakt der erfindungsgemäßen Steckverbindung in Seitenansicht,
- 7 der zweite Steckkontakt gemäß 6 in Ansicht von oben,
- 8 der erste Steckkontakt gemäß 1 ohne Kontaktglied in Perspektive,
- 9 der erste Steckkontakt ohne Kontaktglied in Ansicht von oben,
- 10 der erste Steckkontakt in Schnittansicht gemäß Schnittlinien X - X in 9,
- 11 eine Ausschnittsvergrößerung des ersten Steckkontaktes gemäß Ausschnittskreis XI in 10,
- 12 Darstellung einer Steckverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Steckkontakt des erfindungsgemäßen Steckverbinders,
- 13 und 14 eine schematische Darstellung der Fertigung des Kontaktgliedes des ersten Steckkontaktes.
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In den Figuren ist eine Steckverbindung zweier Steckkontakte (11, 50) insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
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Für die Steckverbindung 10 wird zunächst ein erster Steckkontakt 11 benötigt.
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1 zeigt die konkrete Ausführungsform des ersten Steckkontaktes 11 in einer perspektivischen Ansicht von oben. Der Steckkontakt 11 verfügt über einen Steckarm 12, welcher einem Einspannabschnitt 13 entspringt.
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Der Einspannabschnitt 13 dient mit seiner Haltezunge 14 der Verankerung des ersten Steckkontaktes in einem nicht dargestellten Kontaktträger.
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Der Steckarm 12 verfügt auf seiner Oberseite 16 über eine Kontaktwarze 15, die sich gegenüber der Oberseite 16 des Stecksarmes 12 wie eine Materialverstärkung verhält, also sich deutlich über die Oberseite 16 hinaus erstreckt.
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In einer konkreten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontaktwarze 15 gegenüber der Oberseite 16 des Steckarmes 12 ein Materialauftrag mit einer Stärke wenigstens 0,5 Millimeter entspricht.
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Tatsächlich hängt die Dicke des Materialauftrages von einer Vielzahl von Variablen ab, beispielsweise dem erwarteten Verschleiß, der Härte des Materials der Kontaktwarze 15 und der geplanten Lebensdauer der Steckverbindung 10. In der Regel wird man deshalb von einem Materialauftrag zwischen 1 Millimeter und 4 Millimeter ausgehen.
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Die Kontaktwarze 15 dient dem ersten Steckkontakt 11 als Kontaktfläche 17, mittels derer die elektrische Verbindung zu einem Gegenstück durch gegenseitige Anlage hergestellt wird.
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2 zeigt den ersten Steckkontakt 11 in perspektivischer Ansicht von unten. Dieser Ansicht ist zu entnehmen, dass der Steckarm 12 auf seiner Unterseite mit einer zweiten Kontaktwarze 19 versehen ist, die ebenfalls als Kontaktfläche 17 dient. Auch über die Kontaktfläche 17 der zweiten Kontaktwarze 19 kann eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Steckkontakt 11 und einem Gegenstück hergestellt werden. Dabei ist wichtig darauf hinzuweisen, dass prinzipiell eine der Kontaktwarzen 15, 19 für das im folgenden zu beschreibende Erfindungsprinzip ausreichend ist, im konkret hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Verwendung zweier Kontaktwarzen 15, 19 jedoch spezifische Vorteile hat.
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In 3 ist der erste Steckkontakt 11 noch einmal in Seitenansicht gezeigt. Dieser ist zu entnehmen, dass die erste Kontaktwarze 15 und die zweite Kontaktwarze 19 einander diametral gegenüberliegend am Steckarm 12 angeordnet sind und einander in Form und Größe prinzipiell entsprechen.
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5 zeigt eine Schnittdarstellung des ersten Steckkontaktes 11 entlang der gestrichelten Linie V - V der 4.
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5 ist zu entnehmen, dass die erste Kontaktwarze 15 und die zweite Kontaktwarze 19 die einander gegenüberliegenden Enden eines Kontaktgliedes 20 sind und durch einen Hals 21 des Kontaktgliedes 20 miteinander verbunden sind. Das Kontaktglied 20 selbst sitzt in einer Durchbrechung 22 des Steckarmes 12 ein und ist dort insbesondere mechanisch und somit formschlüssig gehalten.
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Die 6 und 7 zeigen den zweiten Steckkontakt 50 für die Steckverbindung 10, wobei zunächst auf 6, die Seitenansicht des zweiten Steckkontaktes 50, eingegangen werden soll.
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Der Steckkontakt 50 verfügt über zwei einander gegenüberliegende Kontaktarme 51, die zwischen sich einen Steckspalt 52 ausbilden. Jeder Kontaktarm 51 verfügt über eine Kontaktlinse 53, die gleichsam den Kontaktwarzen 15, 19 des ersten Steckkontaktes 11 als Materialauftrag auf dem jeweiligen Kontaktarm 51 ausgebildet sind. Dabei bildet jede Kontaktlinse eine Gegenkontaktfläche 54 aus, die mit der jeweiligen Kontaktfläche 17 der Kontaktwarze 15, 19 eine elektrische Verbindung einzugehen in der Lage ist.
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Für die Verwirklichung der grundsätzlichen Vorteile der Erfindung ist es ausreichend, wenn der zweite Steckkontakt 50 mit lediglich einem Kontaktarm 51 ausgestattet ist, sodass eine nicht näher dargestellte Ausführungsform denkbar ist, bei der eine einseitige, erste Kontaktwarze 15 des ersten Steckkontaktes 11 an einer Kontaktlinse 53 eines zweiten Steckkontaktes 50 mit lediglich einem Kontaktarm 51 anliegt.
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Nun gleichwohl bildet die durch den zweiten Steckkontakt 50 gebildete Buchse mit zwei zueinander weisenden Kontaktlinsen 53 im Steckspalt 52 spezifische Vorteile auf, auf welche im Weiteren noch eingegangen werden sollen.
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Wie insbesondere aus 7 in Zusammenschau mit 6 ersichtlich ist, sind bei der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen des zweiten Steckkontaktes 50 die Kontaktlinsen 53 stoffschlüssig und nicht formschlüssig an den Kontaktarmen 51 angeordnet. Dies kann beispielsweise durch eine Schweißung erfolgen. Es ist jedoch auch denkbar, die Kontaktlinsen 53 als Niet auszuführen und formschlüssig im jeweiligen Kontaktarm 51 festzulegen.
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Anhand der 8 bis 11, die allesamt den ersten Steckkontakt 11 in unterschiedlichen Ansichten zeigen, wird nun noch einmal genauer auf die vorteilhafte Festlegung des Kontaktgliedes 20 mit den Kontaktwarzen 15 und 19 im Steckarm 12 des ersten Steckkontaktes 11 eingegangen. Allen Darstellungen ist gemein, dass das Kontaktglied 20 weggelassen wurde, um die Durchbrechung 22 sichtbar machen zu können. Die Durchbrechung 22 verfügt über zwei Einlassöffnungen 23, die auf der Oberseite 16 bzw. der Unterseite 18 des Steckarmes 12 angeordnet sind.
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Die Einlassöffnungen 23 befinden sich somit einander gegenüberliegend und sind fluchtend zueinander angeordnet. Die Einlassöffnungen 23 weisen einen größeren Durchmesser auf, als ein beide Einlassöffnungen 23 verbindender Durchtrittsabschnitt 24 der Durchbrechung 22.
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Aus den 10 und insbesondere der gemäß Ausschnittskreis XI in 10 vergrößerten Darstellung in 11 ist ersichtlich, dass jede Einlassöffnung 23 von einer Wand 25 umgeben ist, welche parallel zu der Mitteilachse M der Durchbrechung 22 ausgerichtet ist und welche sich somit im Ausführungsbespiel rechtwinklig zur Oberseite 16 bzw. Unterseite 18 erstreckt. An diese Wand 25 schließt sich ein in Richtung der Mittelachse M der Durchbrechung 22 vorspringender Bodenabschnitt 26 an, der in den 8 bis 11 parallel zu einer Radialebene R der Durchbrechung 22 verläuft, so dass in die Oberseite 16 wie die Unterseite 18 eine scheibenartige Einsenkung 27 in den Steckarmen 12 eingebracht ist.
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In den 8 bis 11 ist ersichtlich, dass der Bodenabschnitt 26 zum Durchtrittsabschnitt 24 trichterartig abfällt.
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11 a zeigt nun eine Detailansicht anlog zu 11, jedoch mit in der Durchbrechung 22 einsitzendem Kontaktglied 20. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass die Kontaktwarzen 15, 19 in der scheibenartigen Einsenkung 27 des Steckarms 12 einsitzen und hierdurch ihre Umfangsränder, also die Bereiche mit geringster Materialdicke geschützt in der Einsenkung 27 angeordnet sind.
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12 zeigt nunmehr die zwischen dem ersten Steckkontakt 11 und dem zweiten Steckkontakt 50 hergestellte Steckverbindung 10. Hierbei sitzt der Steckarm 12 im Steckspalt 52 zwischen den Kontaktarmen 51 ein, wobei die jeweiligen Kontaktlinsen 53 der Kontaktarme 51 auf den Kontaktwarzen 15, 19 zur Auflage kommen.
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Die erfindungsgemäße Steckverbindung 10 ist für relativ zueinander bewegliche Steckkontakte 11, 50 vorgesehen, die während des Betriebes angeschlossener elektrischer Geräte, also bei anliegender Elektrizität mit ihren Kontaktflächen 17 und Gegenkontaktflächen 54 aufeinander abgleiten. Da dies, wie eingangs bereits beschrieben, insbesondere bei anliegendem Gleichstrom zu Reibkorrosion und Korrosion durch Lichtbogenbildung führen kann, sind die Kontaktwarzen 15, 19 sowie die Kontaktlinsen 53 als Verschleißelemente ausgestaltet. Im Gegensatz zu üblichen Oberflächenvergütungen wird bei der Ausgestaltung der Steckverbindung 10 folglich ein gewisser Verschleiß berücksichtigt, wonach sich zunächst insbesondere die Stärke der Kontaktwarzen 15, 19 wie auch der Kontaktlinsen 53 bemisst.
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Die Erfindung macht es darüber hinaus möglich, dass die Kontaktwarzen 15, 19 wie auch die Kontaktlinsen 53 materialuneinheitlich mit dem Steckarm 12 bzw. den Kontaktarmen 51 ausgebildet sein können. Es ist somit möglich, für die Bildung der Kontaktlinsen 53 und der Kontaktwarzen 15, 19 ein auf die elektrische Leitfähigkeit, geringe Übergangswiderstände und optimierten Verschleiß hin geeignetes Material zu wählen.
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Beispielsweise eignen sich verschiedene Silberlegierungen, beispielsweise Silber-Nickellegierungen, für die Bildung der Kontaktwarzen 15, 19 und der Kontaktlinsen 53. Dabei kann durch die Materialwahl und die Materialhärte auch definiert werden, an welchem der beiden Steckkontakte 11, 50 der Verschleiß vornehmlich stattfinden soll.
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Die Ausbildung der Durchbrechung 22 im Steckarm 12 zur Halterung des Kontaktgliedes 20 mit seinen Kontaktwarzen 15, 19 hat ebenfalls verschiedene Vorteile. 5 zeigt eine erste Variante, an welcher das erste Grundprinzip einfach erläuterbar ist. Der im Durchmesser gegenüber den Einlassöffnungen 23 verringerte Durchtrittsabschnitt 24 führt dazu, dass der Kontakthals 21 selbst bei vollständiger Abnutzung der jeweiligen Kontaktwarze 15, 19 bis auf das Niveau von Oberseite 16 bzw. Unterseite 18 weiterhin einen Hinterschnitt bildet und in der Durchbrechung 22 gehalten ist, das Kontaktglied 20 also nicht aus dem Steckarm 12 herausrutschen kann.
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Hierdurch ist sichergestellt, dass tatsächlich ein vollständiger Verschleiß der jeweiligen Kontaktwarze 15, 19 möglich ist. Auch kann man sich vorstellen, dass eine formschlüssige Festlegung des Kontaktgliedes 20 in der Durchbrechung 22 auch bei lediglich einseitig vorgesehener Kontaktwarze 15, 19 möglich ist.
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Die in den 8 bis 11 dargestellte besondere Ausgestaltung der Durchbrechung 22 zeigt ihre Vorteile beim Blick auf die 11 a. Unabhängig von der tatsächlichen Ausgestaltung der Kontaktwarzen 15, 19 sind die Ränder für eine Korrosion besonders empfänglich, da beim Herstellen der Steckverbindung hier die mechanische Belastung am höchsten ist und bei anliegender Spannung am ehesten mit Lichtbögenentstehung zu rechnen ist.
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Sind die Kontaktwarzen 15, 19 sowie die Kontaktlinsen 53 zudem noch mit einer sphärischen Oberfläche versehen, verfügen die Randbereiche naturgemäß über die geringste Materialstärke. Dies macht sie verstärkt empfindlich gegenüber vorzeitiger Abnutzung.
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Die durch Wand 25 und Bodenabschnitt 26 geschaffene scheibenartige Einsenkung 27 im Steckarm 12 erlaubt es, die Kontaktwarzen 15, 19 und bei gegebenenfalls analoger Ausgestaltung der Kontaktarme 51 auch die Kontaktlinsen 53 versenkt im Steckarm 12 bzw. den Kontaktarmen 51 anzuordnen und die empfindlichen Randbereiche, insbesondere bei sphärisch ausgebildeten Kontaktwarzen 15, 19 und Kontaktlinsen 53 vor vorzeitigem Verschleiß zu schützen.
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Anhand der 13 und 14 wird nunmehr ein Verfahren zum Einbringen der Kontaktwarzen 15, 19 bzw. des Kontaktgliedes 20 in Steckarm 12 der ersten Steckkontaktes 11 beschrieben.
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Zunächst wird eine geeignete Durchbrechung 22 in den Steckarm 12 eingebracht. In bevorzugter Ausführungsform handelt es sich um eine zu 5 oder 11 beschriebene Durchbrechung, bei welcher die Einlassöffnungen 23 in ihrem Durchmesser größer ausgebildet sind als ein zentraler Durchtrittsabschnitt 24.
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Wie 13 zeigt, wird der Steckarm 12 zwischen zwei Pressstempel 70 angeordnet. Die jeweils dem Steckarm 12 zugeordnete Matritzenfläche 71 weist eine die Oberflächenform der Kontaktwarze 15, 19 definierende Höhlung 72 auf. In der Durchbrechung 22 des Steckarmes 12 wird ein Metallstück, insbesondere ein Metallstift 73 positioniert. Der Metallstift 73 besteht aus einer Legierung, die für die Erfindungszwecke der Kontaktwarzen 15, 19 geeignet ist.
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Wenn dann die Pressstempel 70 in Schließrichtung S gegeneinander verfahren werden, wird der Metallstift 73 zu dem in 14 gezeigten Kontaktglied 20 umgeformt, welches an seinen Enden die Kontaktwarze 15 bzw. 19 ausbildet und dessen Hals 21 im Durchtrittsabschnitt 24 der Durchbrechung 22 einsitzt.
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Die geschlossenen Pressstempel liegen hierbei entsprechend 14 auf dem Steckarm 12 unterseitig sowie oberseitig auf. Das Metall kann beim Umformvorgang aufgrund der in trichterartigen Übergangsflächen zwischen Bodenabschnitt 26 und Durchtrittsabschnitt 24 das Steckarmmaterial gut umfließen. Infolgedessen sitzt das Kontaktglied 20 formschlüssig und im Wesentlichen hohlraumfrei im Steckarm 12 ein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Metallstift 73 in seinem Durchmesser derart bemessen, dass er reibschlüssig in der Durchbrechung 22 einsitzt. Auf diese Weise kann der Metallstift 73 im Steckarm 12 vorfixiert werden, bevor letzterer zwischen den Pressstempeln angeordnet wird.
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Es ist nunmehr für den Fachmann leicht vorstellbar, in analoger Weise auch einen Steckkontakt 11 mit Steckarmen 12 zu fertigen, der lediglich einseitig mit einer Kotaktwarze 15 oder 19 versehen ist. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, einen der Pressstempel 70 höhlungsfrei, also mit einer zur Oberseite 16 bzw. Unterseite 18 planparallelen Oberfläche auszubilden und dann in entsprechende Weise den Metallstift 73 umzuformen.
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Das vorbeschriebene Verfahren lässt sich auch anwenden, wenn die Durchbrechung 22 Einlassöffnungen 23 aufweist, die Durchmesser identisch mit dem Durchbruchabschnitt 24 ausgebildet sind. In diesem Fall würden die Randbereiche der Kontaktwarzen 15, 19 ähnlich wir in 5 auf der Oberseite 16 bzw. Unterseite 18 des Steckarmes 12 aufliegen. Bei einer solchen Ausführung der Durchbrechung 22 nähme man aber den Nachteil in Kauf, dass es an einer Verliersicherung des Kontaktgliedes 20 aufgrund des vom Hals 21 ausgebildeten Hinterschnitts fehlt.
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Mithilfe des vorgeschriebenen Verfahrens umgeht die Erfindung eine Reihe von fertigungstechnischen Problemen, wenn insbesondere diametral einander gegenüberliegende Kontaktwarzen 15, 19 mittels Schweiß- oder Nietvorgängen am Kontaktarm 12 festgelegt werden sollen.
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Insgesamt offenbart die Erfindung eine vorteilhafte Steckverbindung 10, welche eine Relativverbindung der Steckkontakte 11 und 50 zueinander auch bei anliegender Elektrizität, insbesondere bei anliegendem Gleichstrom, gestattet. Hierzu nimm die Erfindung die Abnutzung der Kontaktflächen 17 und Gegenkontaktflächen 54 bewusst in Kauf und verstärkt diese, indem sie im Sinne eines deutlichen Materialauftrages Kontaktwarzen 15, 19 bzw. Kontaktlinsen 53 auf dem Steckarm 12 bzw. den Kontaktarmen 51 vorsieht.
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Diese erlauben über die Lebensdauer der Steckverbindung einen ausreichenden Verschleiß, was eine entsprechend optimale elektrische Leitfähigkeit zwischen den Kontakten gewährleistet.
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Das zusätzlich vorgestellte Fertigungsverfahren für insbesondere zwei diametral einander gegenüber angeordnete Kontaktwarzen 15, 19 vermeidet die bei Schweiß- oder Nietvorgängen zu erwartenden Fertigungsprobleme und erlaubt es darüber hinaus die Oberflächenkontur der Kontaktwarzen 15, 19 bzw. Kontaktlinsen 53 frei zu gestalten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Steckverbindung
- 11
- erster Steckkontakt
- 12
- Steckarm
- 13
- Einspannabschnitt
- 14
- Haltezunge
- 15
- erste Kontaktwarze
- 16
- Oberseite
- 17
- Kontaktfläche
- 18
- Unterseite
- 19
- zweite Kontaktwarze
- 20
- Kontaktglied
- 21
- Hals
- 22
- Durchbrechung
- 23
- Einlassöffnung
- 24
- Durchtrittsabschnitt
- 25
- Wand
- 26
- Bodenabschnitt
- 27
- scheibenartige Einsenkung
- S
- Schließrichtung
- M
- Mittelachse
- R
- Radialebene
- 50
- zweiter Steckkontakt
- 51
- Kontaktarm
- 52
- Steckspalt
- 53
- Kontaktlinse
- 54
- Gegenkontaktfläche
- 70
- Pressstempel
- 71
- Matritzenfläche
- 72
- Höhlung
- 73
- Metallstift
